基于新型非易失存儲I-O棧的優(yōu)化技術研究.pdf

1、隨著個人移動設備的普及和互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術的快速發(fā)展，我們的生活已經(jīng)進入了大數(shù)據(jù)時代。如何從海量數(shù)據(jù)中高效地獲得有效信息，幫助和指導人們進行決策，是大數(shù)據(jù)時代下我們面臨的重大挑戰(zhàn)，同時也為我們帶來了前所未有的機遇。
　　存儲是大數(shù)據(jù)處理平臺的基礎設施，傳統(tǒng)的機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，這也促進了各種新型非易失存儲介質的蓬勃發(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。傳統(tǒng)的I/O棧是基于磁盤設計和優(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、驅動層進行了優(yōu)化研究?；谖覀冏灾髟O計的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、本地命令隊列優(yōu)化設計、多請求隊列和多中斷的優(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響應機制對小請求的性能影響。我們首先實現(xiàn)了一個支持請求特征感知I/O響應機制的I/O棧，該I/O棧對于4KB請求采用輪詢響應方式，對于大于4KB請求采用中斷響應方式。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棧的性能進行測試發(fā)