基于新型非易失存儲I-O棧的優(yōu)化技術(shù)研究.pdf

1、隨著個(gè)人移動設(shè)備的普及和互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)的快速發(fā)展，我們的生活已經(jīng)進(jìn)入了大數(shù)據(jù)時(shí)代。如何從海量數(shù)據(jù)中高效地獲得有效信息，幫助和指導(dǎo)人們進(jìn)行決策，是大數(shù)據(jù)時(shí)代下我們面臨的重大挑戰(zhàn)，同時(shí)也為我們帶來了前所未有的機(jī)遇。
　　存儲是大數(shù)據(jù)處理平臺的基礎(chǔ)設(shè)施，傳統(tǒng)的機(jī)械磁盤由于其高訪問延遲、低帶寬，難以滿足海量數(shù)據(jù)快速處理和存儲的需求，這也促進(jìn)了各種新型非易失存儲介質(zhì)的蓬勃發(fā)展，涌現(xiàn)了以flash、PCM為代表的各種新型非易失存儲介

2、質(zhì)。傳統(tǒng)的I/O棧是基于磁盤設(shè)計(jì)和優(yōu)化的，相對于新型非易失存儲，仍有許多不適合之處。因此，我們需要對傳統(tǒng)的I/O棧進(jìn)行優(yōu)化，以便充分利用新型非易失存儲的性能。
　　針對現(xiàn)今廣泛應(yīng)用于企業(yè)級的PCIe閃存固態(tài)盤，本文對傳統(tǒng)I/O棧的塊層、驅(qū)動層進(jìn)行了優(yōu)化研究。基于我們自主設(shè)計(jì)的PCIe閃存固態(tài)盤原型系統(tǒng)，通過采用內(nèi)核緩存旁路技術(shù)、本地命令隊(duì)列優(yōu)化設(shè)計(jì)、多請求隊(duì)列和多中斷的優(yōu)化方法，PCIe閃存固態(tài)盤的性能得到大幅提升，讀寫帶寬從2G

3、B/s提升到2.8GB/s，4KB讀請求IOPS增加到原來的4倍，4KB寫IOPS增加到原來的6倍。
　　針對新型非易失存儲介質(zhì)訪問低延遲的特性，本文研究了中斷和輪詢兩種不同的I/O響應(yīng)機(jī)制對小請求的性能影響。我們首先實(shí)現(xiàn)了一個(gè)支持請求特征感知I/O響應(yīng)機(jī)制的I/O棧，該I/O棧對于4KB請求采用輪詢響應(yīng)方式，對于大于4KB請求采用中斷響應(yīng)方式。通過采用PCIe閃存固態(tài)盤上的DRAM來模擬新型非易失存儲，對I/O棧的性能進(jìn)行測試發(fā)