專利名稱：Io請求控制方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁盤控制方法，特別涉及磁盤 ο請求控制方法。
背景技術(shù)：
磁盤訪問控制在規(guī)模較大的存儲系統(tǒng)中是非常關(guān)鍵的模塊，這是因?yàn)橐环矫娲疟P作為目前主流計(jì)算機(jī)服務(wù)器的硬件瓶頸點(diǎn)，提高磁盤訪問速度，最大限度發(fā)揮磁盤10(輸入輸出)性能就能有效提高系統(tǒng)的整體性能；另一方面，在某些讀、寫具有不同優(yōu)先級的場合，必須對磁盤訪問進(jìn)行有效控制才能提供穩(wěn)定的服務(wù)。在傳統(tǒng)的電視播出機(jī)構(gòu)、新興的互聯(lián)網(wǎng)視頻供應(yīng)商以及互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)盤供應(yīng)商等環(huán)境下，都會遇到海量數(shù)據(jù)的存儲問題，通用的磁盤訪問模型是不加限制的并行訪問，這種方法實(shí)現(xiàn)難度低，在小并發(fā)量訪問的前提下能夠有效發(fā)揮磁盤性能，但是不適合大并發(fā)量的訪問，在規(guī)模較大的并發(fā)訪問情況下，容易發(fā)生磁盤抖動，嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)失去響應(yīng)， 帶來災(zāi)難性后果。以目前最流行的VOD點(diǎn)播業(yè)務(wù)提供商為例，隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬的升級以及編碼技術(shù)的革新，限制VOD業(yè)務(wù)開展最關(guān)鍵的因素已經(jīng)從網(wǎng)絡(luò)帶寬逐漸轉(zhuǎn)移到磁盤存儲。由于VOD業(yè)務(wù)是一個請求占用一個單獨(dú)的信道來實(shí)現(xiàn)互動，通用的磁盤并行訪問模型效率低，不能有效發(fā)揮磁盤的性能，直接導(dǎo)致運(yùn)營商單個請求成本過高，陷入VOD運(yùn)營不盈利的尷尬。目前操作系統(tǒng)對磁盤的調(diào)度算法主要有先來先服務(wù)算法(FCFS)、最短尋道時間優(yōu)先算法(SSTF)、掃描算法(SCAN)以及循環(huán)掃描算法(CSCAN)等，這些算法對于單個或者少量的并發(fā)IO請求，均能夠有效提高IO響應(yīng)速度，但由于操作系統(tǒng)對于大并發(fā)的IO請求沒有特殊的優(yōu)化，在大并發(fā)的IO請求狀況下會產(chǎn)生如下問題隨著并發(fā)數(shù)的增加，系統(tǒng)調(diào)度產(chǎn)生的開銷增加到不能忽略；讀、寫具有相同的優(yōu)先級，不能保證讀或者寫優(yōu)先級高的場合；讀寫對磁盤造成的壓力難以計(jì)算，難以評估磁盤的剩余負(fù)載能力；磁盤有可能進(jìn)入抖動狀態(tài)，造成災(zāi)難性后果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種IO請求控制方法。本發(fā)明的目的還在于提供一種IO請求控制裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案包括一種IO請求控制方法，包括將磁盤的最大IO帶寬分為兩個邏輯部分，包括第一部分帶寬和第二部分帶寬，其中該第一部分帶寬具有最低IO帶寬；將所有IO并發(fā)通過數(shù)個 IO隊(duì)列訪問磁盤。在讀優(yōu)先模式下，所述第一部分帶寬是最小寫帶寬，所述第二部分帶寬是讀帶寬。 檢查當(dāng)前已使用的寫帶寬是否超出了該最小寫帶寬。在寫優(yōu)先模式下，所述第一部分帶寬是最小讀帶寬，所述第二部分帶寬是寫帶寬。 檢查當(dāng)前已使用的讀帶寬是否超出了該最小讀帶寬。
其中，檢查當(dāng)前剩余的IO帶寬是否滿足目前的IO請求所需的帶寬，如果是則返回帶寬，如果否則拒絕請求。在當(dāng)前IO請求小于該最大IO并發(fā)訪問數(shù)時，以空隊(duì)列訪問磁盤。本發(fā)明還包括一種IO請求控制裝置，包括IO代理模塊，其中該IO代理模塊將磁盤的最大IO帶寬分為兩個邏輯部分，包括第一部分帶寬和第二部分帶寬，其中該第一部分帶寬具有最低IO帶寬，并且將所有IO并發(fā)通過數(shù)個IO隊(duì)列訪問磁盤。在讀優(yōu)先模式下，所述第一部分帶寬是最小寫帶寬，所述第二部分帶寬是讀帶寬。 該IO代理模塊檢查當(dāng)前已使用的寫帶寬是否超出了該最小寫帶寬。在寫優(yōu)先模式下，所述第一部分帶寬是最小讀帶寬，所述第二部分帶寬是寫帶寬。 該IO代理模塊檢查當(dāng)前已使用的讀帶寬是否超出了該最小讀帶寬。該IO代理模塊檢查當(dāng)前剩余的IO帶寬是否滿足目前的IO請求所需的帶寬，如果是則返回帶寬，如果否則拒絕請求。該IO代理模塊在當(dāng)前IO請求小于該最大IO并發(fā)訪問數(shù)時，以空隊(duì)列訪問磁盤。本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于對IO請求進(jìn)行有效控制及調(diào)度，使得IO請求對磁盤造成的壓力隨著請求數(shù)的增加具有線性增長的特點(diǎn)，在充分發(fā)揮磁盤IO性能的前提下，大大提高大并發(fā)IO訪問的系統(tǒng)穩(wěn)定性，特別適于會對磁盤產(chǎn)生大量并發(fā)的訪問請求的應(yīng)用環(huán)境。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1的示意圖。圖2是本發(fā)明的實(shí)施例2的示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明。對于磁盤來說，實(shí)驗(yàn)表明，磁盤的IO輸出并不隨著并發(fā)訪問數(shù)的增長呈線性增長，而是呈現(xiàn)一個拱門型的拋物線。因此，任何一個存儲系統(tǒng)存在一個能夠最大限度發(fā)揮磁盤輸入輸出(10)性能的并發(fā)訪問數(shù)，在本說明書中記為MagicN。在MagicN個并發(fā)訪問數(shù)下，能夠達(dá)到的最大IO輸出，在本說明書中記為MAX_RW_I0。通過設(shè)置不同的并發(fā)訪問數(shù)n，記錄在某一時間段內(nèi)每個線程IO讀取、寫入的字節(jié)數(shù)，所有線程IO讀取、寫入字節(jié)數(shù)的總和作為磁盤的IO輸出，通過統(tǒng)計(jì)可以得出磁盤的最大IO輸出，獲取MagicN。本發(fā)明的方法將磁盤的最大IO帶寬邏輯上分成兩部分，第一部分帶寬和第二部分帶寬。在讀優(yōu)先模式下，所述第一部分帶寬是最小寫帶寬，第二部分帶寬是可變的讀帶寬。所述的最小寫帶寬是需要保證的最低寫請求帶寬，用于寫請求，在本說明書記為MIN_W_ 10，則最大讀帶寬為MAX_RW_I0_MIN_W_I0。而在寫優(yōu)先模式下，所述第一部分帶寬是最小讀帶寬，第二部分帶寬是可變的寫帶寬。在不同的應(yīng)用中，可以設(shè)定寫請求優(yōu)先，或是讀請求優(yōu)先。下面描述讀請求和寫請求分別在寫優(yōu)先和讀優(yōu)先的情況下的控制過程。實(shí)施例1，如圖1所示的，對于讀請求的處理過程。當(dāng)收到一個讀請求時，如果應(yīng)用是寫請求優(yōu)先的情況下(參見圖1的左邊部分)，則判斷是否有空余的帶寬供該讀請求使用，參見步驟110。具體為，當(dāng)前實(shí)際讀負(fù)載占用帶寬標(biāo)記為CR_I0，當(dāng)前實(shí)際寫負(fù)載占用帶寬標(biāo)記為CW_I0，那么當(dāng)前系統(tǒng)的空閑帶寬為 MAX_Rff_I0-Cff_I0-CR_I0 ；比較系統(tǒng)的空閑帶寬與實(shí)際請求的讀帶寬(SR_I0)，如果有剩余的IO帶寬可供該讀請求使用，則返回帶寬(步驟400)，否則就拒絕該請求(步驟300)。如果是在讀優(yōu)先的情況下(參見圖1右邊部分)，由于存在最小寫帶寬MIN_W_I0， 可供分配給讀請求的最大帶寬為MAX_RW_I0_MIN_W_I0，因此判斷是否有剩余帶寬的方法有所不同(步驟210)。當(dāng)前實(shí)際可分配給讀請求的帶寬為MAX_RW_I0-MIN_W_I0-CR_I0，比較這個值與實(shí)際請求的讀帶寬，如果有IO帶寬可供該讀請求使用，進(jìn)入到下一步判斷，反之拒絕請求(步驟300)。通過步驟210的計(jì)算，即使存在IO帶寬可供讀請求使用，也并不表示這個IO帶寬是空閑的，因?yàn)樵谧x優(yōu)先模式下，如果讀請求未飽和，存在CW_I0 > MIN_ff_I0的情況。這就要判斷是否要對寫請求進(jìn)行調(diào)度或者釋放來滿足讀請求。步驟220與步驟110相同，比較系統(tǒng)的空閑帶寬與實(shí)際請求的讀帶寬，如果有剩余的IO帶寬可供該讀請求使用，則返回帶寬(步驟400)，否則需要釋放寫帶寬來滿足讀請求(步驟230)。實(shí)施例2，對于寫請求的處理過程如圖2所示，與讀請求類似，當(dāng)受到一個寫請求處理時，如果是讀請求優(yōu)先，則檢查當(dāng)前剩余帶寬(步驟Iio')，即MAX_RW_I0-CR_I0_CW_I0，如果數(shù)值小于寫請求所需的帶寬，則返回所請求的帶寬(步驟400')，否則由于資源耗盡而拒絕請求(步驟300')。如果是寫優(yōu)先級高，則先檢查是否存在帶寬可滿足寫請求(210')，如果不存在拒絕請求(300')。否則判斷是否需要釋放讀請求來滿足寫請求所需帶寬(步驟220')， 如果是，則釋放帶寬(230')，而如果否，則返回帶寬(400')。在圖2中，SW_I0表示當(dāng)前請求的寫帶寬，MIN_R_I0表示在寫優(yōu)先模式下需要保證的最低讀帶寬。另外，在本發(fā)明中，所有IO請求通過MagicN個隊(duì)列訪問磁盤，使得磁盤的負(fù)載以及剩余帶寬是可計(jì)算的?？梢院唵蔚恼J(rèn)為每一個隊(duì)列不管是用來響應(yīng)讀請求還是響應(yīng)寫請求，具有相同的帶寬,這里記為SINGLE_QUEUE_BAND，則
權(quán)利要求
1.一種IO請求控制方法，其特征在于，該方法包括將磁盤的最大IO帶寬分為兩個邏輯部分，包括第一部分帶寬和第二部分帶寬，其中該第一部分帶寬具有最低IO帶寬；將所有IO并發(fā)通過數(shù)個IO隊(duì)列訪問磁盤。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IO請求控制方法，其特征在于，在讀優(yōu)先模式下，所述第一部分帶寬是最小寫帶寬，所述第二部分帶寬是讀帶寬；檢查當(dāng)前已使用的寫帶寬是否超出了該最小寫帶寬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在寫優(yōu)先模式下，所述第一部分帶寬是最小讀帶寬，所述第二部分帶寬是寫帶寬；檢查當(dāng)前已使用的讀帶寬是否超出了該最小讀帶覓ο
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，檢查當(dāng)前剩余的IO帶寬是否滿足目前的IO請求所需的帶寬，如果是則返回帶寬，如果否則拒絕請求。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，在當(dāng)前IO請求小于該最大IO并發(fā)訪問數(shù)時，以空隊(duì)列訪問磁盤。
6.一種IO請求控制裝置，其特征在于，該裝置包括IO代理模塊，其中該IO代理模塊將磁盤的最大IO帶寬分為兩個邏輯部分，包括第一部分帶寬和第二部分帶寬，其中該第一部分帶寬具有最低IO帶寬，并且將所有IO并發(fā)通過數(shù)個IO隊(duì)列訪問磁盤。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的IO請求控制裝置，其特征在于，在讀優(yōu)先模式下，所述第一部分帶寬是最小寫帶寬，所述第二部分帶寬是讀帶寬，該IO代理模塊檢查當(dāng)前已使用的寫帶寬是否超出了該最小寫帶寬。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的IO請求控制裝置，其特征在于，在寫優(yōu)先模式下，所述第一部分帶寬是最小讀帶寬，所述第二部分帶寬是寫帶寬，該IO代理模塊檢查當(dāng)前已使用的讀帶寬是否超出了該最小讀帶寬。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的IO請求控制裝置，其特征在于，該IO代理模塊檢查當(dāng)前剩余的IO帶寬是否滿足目前的IO請求所需的帶寬，如果是則返回帶寬，如果否則拒絕請求。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的IO請求控制裝置，其特征在于，該IO代理模塊在當(dāng)前 IO請求小于該最大IO并發(fā)訪問數(shù)時，以空隊(duì)列訪問磁盤。
全文摘要
本發(fā)明公開一種IO請求控制方法，包括將磁盤的最大IO帶寬分為兩個邏輯部分，包括第一部分帶寬和第二部分帶寬，其中該第一部分帶寬具有最低IO帶寬；將所有IO并發(fā)通過數(shù)個IO隊(duì)列訪問磁盤。本發(fā)明還公開一種IO請求控制裝置，包括IO代理模塊，其中該IO代理模塊將磁盤的最大IO帶寬分為兩個邏輯部分，包括第一部分帶寬和第二部分帶寬，其中該第一部分帶寬具有最低IO帶寬，并且將所有IO并發(fā)通過數(shù)個IO隊(duì)列訪問磁盤。本發(fā)明對IO請求進(jìn)行有效控制及調(diào)度，使得IO請求對磁盤造成的壓力隨著請求數(shù)的增加具有線性增長的特點(diǎn)，在充分發(fā)揮磁盤IO性能的前提下，大大提高大并發(fā)IO訪問的系統(tǒng)穩(wěn)定性，特別適于會對磁盤產(chǎn)生大量并發(fā)的訪問請求的應(yīng)用環(huán)境。
文檔編號G06F3/06GK102279714SQ201110247690
公開日2011年12月14日 申請日期2011年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月26日
發(fā)明者劉振中, 湯曉斌, 沈冠祎, 顧煒 申請人:上海文廣科技(集團(tuán))有限公司