本发明专利技术公开了一种利用多请队列提高IO并行性和减少小IO延迟的方法，包括建立多个请求队列的步骤和利用选择策略使IO请求选择相应的请求队列进行处理步骤，从而实现IO请求并行运行，其中选择策略包括：将每个进程与一个请求队列绑定，以使多个进程上的IO请求平均分配到多个请求队列上处理；将每个CPU与一个请求队列绑定，以使多个CPU上的IO请求平均分配到多个请求队列上处理。本发明专利技术还公开了上述方法在FC或FCoE存储系统中的应用。本发明专利技术将大量的IO请求根据某种策略分配到多个请求队列中，实现IO请求的并行处理，提升IO请求的处理效率，达到提高IO吞吐率的效果，并可通过给小IO请求分配更多的队列数，提升小IO的实时处理效率，来减少小IO请求处理的延迟。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及计算机存储器
，具体是一种提升IO并行性和减少小IO延迟的方法。
技术介绍
目前随着高性能计算与应用服务的发展，更多的高性能存储区域网络开始利用高速网络与专有协议来构建，这主要包括基于以太网与iSCSI协议的IP-SAN、基于光纤通道和FCP协议的FC-SAN，以及基于以太网和光纤通道的新型FCoE存储区域网络。在FC-SAN和FCoE存储区域网络中，将目标端系统的存储设备通过存储网络协议挂载到发起端系统中，作为一个块设备进行访问，随着存储网络技术的发展，尤其是万兆网络的推出，发起端系统访问目标端设备的带宽也不断提升，而发起端的IO请求的并行处理能力却未得到提 升。现在的服务器通常都搭载了多核处理器，发起端系统挂载的目标端块设备只有一个请求队列，所有的IO请求都需要互斥的进入请求队列，完成IO合并、IO调度、请求处理等工作，对于IO次数繁重的存储环境，单个请求队列会成为请求处理的瓶颈，不能高效的利用多核系统的并行处理能力。在存储区域网络中，小IO请求(一般指小于4KB的请求)通常是实时性要求较高的事务处理请求，而大IO请求通常是数据传输请求。在单个请求队列环境下，没有区分小IO请求和大IO请求机制，所有IO请求以相同的方式进行处理，具有相近的延迟，不能满足实时性要求较高的小IO请求。单个请求队列在大量的小IO请求的环境下，请求队列会成为所有IO请求竞争的对象，IO合并和IO调度的效率都会降低，不能充分利用多核系统，会很大的影响IO处理的并行性，增加小IO请求的处理延迟，不能满足实时性要求。现有满足小IO请求实时性要求的方法主要是通过修改请求队列的调度器，授予小IO请求优先处理权，未能解决单个请求队列是并行处理瓶颈的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种利用多请队列提高IO并行性和减少小IO延迟的方法，可以提升IO并行性和减少小IO延迟，满足高负载和实时性要求。本专利技术为解决上述技术问题采用的具体方案如下(I)创建多个请求队列；(2)为所述多个请求队列制定选择策略，使IO请求选择相应的请求队列进行处理，实现IO请求并行运行；其中，所述选择策略包括将进程与一个请求队列绑定，使多个进程上的IO请求平均分配到多个请求队列上处理；将CPU与一个请求队列绑定，使多个CPU上的IO请求平均的分配到多个请求队列上处理。对小IO请求和大IO请求进行队列划分处理，并且使小IO请求的队列数大于处理大IO请求的队列数；本专利技术可以使用默认的单请求队列，而不使用或者开启多请求队列。本专利技术可以通过命令接口发送配置命令，确定请求队列的个数和选择队列的策略。本专利技术中创建多个请求队列优选采用如下具体步骤(I. I)为块设备创建一个通用统一命令接口 ；(I. 2)通过该命令接口发送创建多请求队列的命令； (I. 3)系统内核接收到创建多请求队列命令后，将分配多个请求队列，并使用默认请求队列参数对新分配的请求队列进行初始化，并完成多请求队列向系统内核的注册。在一个多核系统中，一个块设备在系统内核中只有一个请求队列，为了提升IO请求处理的并行性,在系统内核中给一个块设备创建多个请求队列，并修改IO请求发送到请求队列的入口，增加多请求队列的选择策略，可以根据不同请求队列的选择策略来满足不同存储环境的需求。存储区域网络的块设备通常都是以SCSI磁盘设备的方式挂载，为了实现多请求队列，必须修改SCSI子系统，使其支持多请求队列，提升SCSI子系统的并行性。本专利技术还公开了一种利用上述方法在FC或FCoE存储系统中的应用，其具体包括如下步骤(I)用户发起读写操作，文件系统生成IO请求，将IO请求转化为通用块层IO请求；(2)进入多请求队列的入口，依据IO请求大小选择请求队列，将通用块层IO请求发送到选择的请求队列上，并完成IO的合并、调度和初始化；(3)将经步骤(2)处理后的IO请求发送到SCSI子系统，转化为SCSI请求，并发送到实现存储网络协议的SCSI底层驱动模块；(4)SCSI底层驱动模块将所述SCSI请求转化为存储网络协议帧，通过存储网络发送目标端处理。本专利技术的技术效果是将大量的IO请求根据某种策略分配到多个请求队列中，实现IO请求的并行处理，提升IO请求的处理效率，达到提高IO吞吐率的效果，并可通过给小IO请求分配更多的队列数，提升小IO的处理效率，来减少小IO请求处理的延迟。附图说明图I为本专利技术多请求队列的创建和配置流程；图2为本专利技术多请求队列的结构，图中有8个请求队列(可不限于8个)；图3为本专利技术多请求队列选择策略的结构，其中Q(X)表示请求队列X ;图4为本专利技术在存储系统中的多请求队列结构；图5为本专利技术策略三多请求队列选择流图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例，对本专利技术做进一步详细说明。以下实施例仅是说明性的，不构成是对本专利技术的限定。本专利技术是针对多核环境下，通过实现多请求队列和多请求队列的选择策略来提升IO并行处理能力和保证小IO实时性要求的方法。本专利技术首先需要建立多请求队列。实现多请求队列，为块设备创建统一的接口，可以为块设备创建enable、mode、bind三个接口。enable为开启和关闭多请求队列的接口，mode为使用请求队列个数的接口，bind为策略选择的接口，可以通过这三个接口修改多请求队列的运行方式。利用建立的多请求队列，确定选择策略，根据策略选择相应的请求队列进行IO请求的运行。选择策略具体如下策略O :使用默认的单个请求队列，不使用多个请求队列。策略I :开启多个请求队列，并将每个进程Pid与一个对应的请求队列Q绑定，绑 定条件采用取余运算Q=pid % nr_q的余数(Q等于pid对nr_q取余,这里pid为进程描述符ID，nr_q为请求队列的个数，Q为待绑定的队列序号)，这样使多个进程能够平均地分配到多个请求队列上处理。在多任务系统中，有大量的用户进程会同时向一个块设备发起IO请求，在开启多个请求队列情况下，通过策略1，可以将大量的用户进程依据进程ID分别绑定到一个请求队列，不同进程的IO请求将会发送到与该进程绑定的请求队列上处理，从而发挥请求队列的作用和实现IO请求并行处理。进程和一个请求队列绑定是指让一个进程的所用IO请求都分配到一个固定的请求队列上处理，而分配的方式采用取余运算(pid%nr_q)。在请求队列个数确定的情况下，一个进程ID，在该进程的生存期(进程创建到进程销毁)内保持不变，那么pid%nr_q对于一个进程就是一个恒定的值。比如一个进程ID为6 (pid=6),当前使用的队列个数为4，那么6%4=2，那么这个进程的请求都会分配到序号为2的队列Q (2)上处理。又比如一个进程ID为7，那么7%4=3，那个该进程的请求都会分配到队列序号为3的队列Q (3)上。策略I的取余运算也称取摸运算，具体运算符不限于用”％”表示。策略2 :开启多个请求队列，并将每个CPU与一个对应的请求队列Q绑定，绑定条件采用取余运算Q=cpu%nr_q (Q等于cpu对nr_q取余,这里cpu为IO请求所在的处理器ID，nr_q为请求队列的个数，Q为待绑定的请求队列的序号)，可以平均的分配到多个请求队列上处理。在多核系统中，一个IO请求会在一个CPU上处理，在开启多个请求队列情况下，将CPU本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用多请队列提高IO并行性和减少小IO延迟的方法，包括建立多个请求队列的步骤和利用选择策略使IO请求选择相应的请求队列进行处理步骤，从而实现IO请求并行运行，其特征在于，所述选择策略包括：A．将每个进程与一个请求队列绑定，以使多个进程上的IO请求平均分配到多个请求队列上处理；B．将每个CPU与一个请求队列绑定，以使多个CPU上的IO请求平均的分配到多个请求队列上处理。
【技术特征摘要】
1.一种利用多请队列提高IO并行性和减少小IO延迟的方法，包括建立多个请求队列的步骤和利用选择策略使IO请求选择相应的请求队列进行处理步骤，从而实现IO请求并行运行，其特征在于， 所述选择策略包括 A.将每个进程与一个请求队列绑定，以使多个进程上的IO请求平均分配到多个请求队列上处理； B.将每个CPU与一个请求队列绑定，以使多个CPU上的IO请求平均的分配到多个请求队列上处理。2.根据权利要求I所述的利用多请队列提高IO并行性和减少小IO延迟的方法，其特征在于，先将所述IO请求中分为小IO请求和大IO请求，再分别利用选择策略对所述小IO请求和大IO请求进行处理，使各CPU或各进程同时选择各自相应的请求队列并行处理。3.根据权利要求2所述的利用多请队列提高IO并行性和减少小IO延迟的方法，其特征在于，所述请求队列中，用于处理小IO请求的请求队列数大于处理大IO请求的请求队列数。4.根据权利要求2或3所述的利用多请队列提高IO并行性和减少小IO延迟的方法，其特征在于，所述小IO请求指小于4KB的请求。5.根据权利要求1-4之一所述的利用多请队列提高IO并行性和减少小IO延迟的方法，其特征在于，所述进程与请求队列的绑定关系通过下式确定Q=pid%nr_q 式中，Pid为进程描述符ID，nr_q为请求队列的个数...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘景宁，童薇，冯丹，吴龙飞，林超，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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