CN105549910B - 一种io调度方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种IO调度方法及装置，其中，该方法包括：获取每个IO队列的量化距离，其中，任一IO队列的量化距离为对该IO队列中每个IO请求对应的起始磁盘位置和当前磁头位置之间的距离进行计算得到的；利用每个所述IO队列的量化距离及预先设定的每个所述IO队列的原始优先级，计算每个所述IO队列的优化优先级；按照所述优化优先级对所述IO队列进行轮询调度。由此，不仅能够达到IO队列的公平轮询，还能够减少磁头移动幅度，进一步减少磁盘寻道时间，从而有效提高了磁盘的IO吞吐率。
Description
技术领域
本发明涉及数据存储技术领域，更具体地说，涉及一种IO调度方法及装置。
背景技术
CFQ(Completely Fair Queuing，完全公平的排队)算法是Linux系统的默认IO调度算法，对于通用服务器来说通常是最好的选择。
其中，CFQ算法的主要目标是在触发IO(Input/Output，输入/输出)请求的所有进程中确保磁盘IO带宽的公平分配，具体来说，CFQ算法使用多个排序队列，任一排序队列存放对应于一个进程发出的IO请求，当利用CFQ算法处理一个IO请求时，内核调用一个散列函数确定当前进程的线程组标识符；然后，将一个新的IO请求插入与处理的IO请求对应的队列末尾。CFQ算法的本质为采用轮询方式扫描排序队列，依据每个排序队列的优先级选择第一个非空队列，依次调度不同队列中特定个数(公平)的IO请求。但是发明人发现，现有技术中提供的上述技术方案仅仅考虑到IO队列的优先级，但是并没有充分考虑到磁盘的寻道情况，因此，利用上述方式选取排序队列所达到的磁盘IO吞吐率较低。
综上所述，现有技术中利用CFQ算法选取排序队列时存在磁盘IO吞吐率较低的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种IO调度方法及装置，以解决现有技术利用CFQ算法选取排序队列时存在的磁盘IO吞吐率较低的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种IO调度方法，包括：
获取每个IO队列的量化距离，其中，任一IO队列的量化距离为对该IO队列中每个IO请求对应的起始磁盘位置和当前磁头位置之间的距离进行计算得到的；
利用每个所述IO队列的量化距离及预先设定的每个所述IO队列的原始优先级，计算每个所述IO队列的优化优先级；
按照所述优化优先级对所述IO队列进行轮询调度。
优选的，还包括：
利用每个所述IO队列的量化距离及优化优先级计算每个所述IO队列的处理时间片。
优选的，利用每个所述IO队列的量化距离及优化优先级计算每个所述IO队列的处理时间片，包括：
按照每个所述IO队列的量化距离与该IO队列的处理时间片成反比，优化优先级与该IO队列的处理时间片成正比的原则确定每个所述IO队列的处理时间片。
优选的，利用每个所述IO队列的量化距离及预先设定的每个所述IO队列的原始优先级，计算每个所述IO队列的优化优先级，包括：
按照每个所述IO队列的量化距离与该IO队列的优化优先级成反比，原始优先级与该IO队列的优化优先级成正比的原则确定每个所述IO队列的优化优先级。
优选的，获取每个所述IO队列的量化距离，包括：
获取任意所述IO队列中每个IO请求对应的起始磁盘位置与当前磁头位置的距离的平均值为该IO队列的量化距离。
优选的，获取每个所述IO队列的量化距离之前，还包括：
判断外界是否输入有优先级信息，如果是，则按照所述优先级信息中包含的每个所述IO队列的指定优先级对所述IO队列进行轮询，如果否，则获取每个所述IO队列的量化距离。
一种IO调度装置，包括：
获取模块，用于获取每个IO队列的量化距离，其中，任一IO队列的量化距离为对该IO队列中每个IO请求对应的起始磁盘位置和当前磁头位置之间的距离进行计算得到的；
第一计算模块，用于利用每个所述IO队列的量化距离及预先设定的每个所述IO队列的原始优先级，计算每个所述IO队列的优化优先级；
轮询模块，用于按照所述优化优先级对所述IO队列进行轮询调度。
优选的，还包括：
第二计算模块，用于利用每个所述IO队列的量化距离及优化优先级计算每个所述IO队列的处理时间片。
优选的，所述获取模块包括：
获取单元，用于获取任意所述IO队列中每个IO请求对应的起始磁盘位置与当前磁头位置的距离的平均值为该IO队列的量化距离。
优选的，还包括：
触发模块，用于判断外界是否输入有优先级信息，如果是，则按照所述优先级信息中包含的每个所述IO队列的指定优先级对所述IO队列进行轮询，如果否，则获取每个所述IO队列的量化距离。
本发明提供了一种IO调度方法及装置，其中，该方法包括：获取每个IO队列的量化距离，其中，任一IO队列的量化距离为对该IO队列中每个IO请求对应的起始磁盘位置和当前磁头位置之间的距离进行计算得到的；利用每个所述IO队列的量化距离及预先设定的每个所述IO队列的原始优先级，计算每个所述IO队列的优化优先级；按照所述优化优先级对所述IO队列进行轮询调度。与现有技术相比，本申请提供的上述技术方案中，依据预先设定的每个IO队列的优先级与每个IO队列的量化距离确定优化优先级，而每个IO队列的量化距离为对该IO队列中每个IO请求对应的起始磁盘位置和当前磁头位置之间的距离进行计算后得到的，进而依据优化优先级对IO队列进行轮询调度，即，本申请中确定对IO队列轮询所依据的优先级时，不仅考虑到预先设定的IO队列本身的优先级，还考虑到IO队列中每个IO请求对应的起始磁盘位置和当前磁头位置之间的距离，因此，不仅能够达到IO队列的公平轮询，还能够减少磁头移动幅度，进一步减少磁盘寻道时间，从而有效提高了磁盘的IO吞吐率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种IO调度方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种IO调度装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，其示出了本发明实施例提供的一种IO调度方法的流程图，可以包括以下步骤：
S11：获取每个IO队列的量化距离，其中，任一IO队列的量化距离为对该IO队列中每个IO请求对应的起始磁盘位置和当前磁头位置之间的距离进行计算得到的。
其中，每个IO请求对应的起始磁盘位置即为该IO请求写入数据时对应的起始写入位置或者读取数据时对应的起始读取位置，而在写入数字或者读取数据时，需要由磁头移动至对应的起始位置进而完成写入数据或者读取数据的操作。因此，起始磁盘位置和当前磁头位置之间的距离越小，说明磁头需移动的距离越小，起始磁盘位置和当前磁头位置之间的距离越大，说明磁头需移动的距离越大。
S12：利用每个IO队列的量化距离及预先设定的每个IO队列的原始优先级，计算每个IO队列的优化优先级。
其中，对于每个IO队列的原始优先级可以根据实际需要进行确定，如可以是按照发起IO请求的线程的优先级确定该IO请求所属IO队列的优先级，也可以是按照每个IO队列中IO请求的数量进行确定该IO队列的优先级，还可以按照现有技术中基于CFQ算法对IO队列进行轮询时所依据的优先级作为IO队列的原始优先级，或者可以是其他方式，均在本发明的保护范围之内。
而利用每个IO队列的量化距离及预先设定的每个IO队列的原始优先级确定优化优先级的具体确定方式也可以根据实际需要进行确定，由此，在确定每个IO队列在轮询时所依据的优化优先级时，充分考虑到了IO队列的量化距离。而由于磁盘的寻道时间严重制约磁盘性能，若想提高磁盘的IO性能(主要包括IO吞吐率)，则需要减少磁盘寻道时间，而减少磁盘寻道时间又可以是通过减少磁头移动幅度来实现的，因此，本申请中通过对IO队列的量化距离的考虑能够减少磁头移动幅度，进一步减少寻道时间，提高磁盘IO吞吐率。
S13：按照优化优先级对IO队列进行轮询调度。
需要说明的是，利用优化优先级对IO队列进行轮询调度的方式可以与现有技术的CFQ算法中利用IO队列本身的优先级进行轮询调度的方式相同，区别仅仅在于本发明中为依据优化优先级，而现有技术的CFQ算法中仅仅依据IO队列本身的优先级，从而实现对于现有技术的CFQ算法的优化。
本申请提供的上述技术方案中，依据预先设定的每个IO队列的优先级与每个IO队列的量化距离确定优化优先级，而每个IO队列的量化距离为对该IO队列中每个IO请求对应的起始磁盘位置和当前磁头位置之间的距离进行计算后得到的，进而依据优化优先级对IO队列进行轮询调度，即，本申请中确定对IO队列轮询所依据的优先级时，不仅考虑到预先设定的IO队列本身的优先级，还考虑到IO队列中每个IO请求对应的起始磁盘位置和当前磁头位置之间的距离，因此，不仅能够达到IO队列的公平轮询，还能够减少磁头移动幅度，进一步减少磁盘寻道时间，从而有效提高了磁盘的IO吞吐率。
本发明实施例提供的一种IO调取方法中，还可以包括：
利用每个IO队列的量化距离及优化优先级计算每个IO队列的处理时间片。
需要说明的是，对于处理时间片的计算可以是在对IO队列进行轮询调度前，也可以是在选取某一IO队列后，在对该IO队列中的IO请求进程处理前，均在本发明的保护范围之内。
需要说明的是，处理时间片即为为IO队列分配的处理时间，如选取某一IO队列后，一般对IO队列中的IO请求的处理持续与处理时间片对应的时间，如果在处理时间片对应的时间内并未处理完该IO队列中的IO请求，则停止处理并选取下一IO队列，如果在处理时间片对应的时间内提前处理完该IO队列中的IO请求，即未达到处理时间片对应的时间时就处理完IO队列中的IO请求，则直接选取下一IO队列。
通过上述步骤，在计算每个IO队列对应的处理时间片时充分考虑到每个IO队列的量化距离，从而通过采用更合理的处理时间片的计算方式，充分考虑到了寻道情况，进一步减少了磁头移动幅度，提高了磁盘IO吞吐率。
其中，利用每个IO队列的量化距离及优化优先级计算每个IO队列的处理时间片，可以包括：
按照每个IO队列的量化距离与该IO队列的处理时间片成反比，优化优先级与该IO队列的处理时间片成正比的原则确定每个IO队列的处理时间片。
简单来说，量化距离越大，对应的处理时间片越小，而优化优先级越大，对应的处理时间片越大，具体来说，利用任一IO队列的量化距离及优化优先级确定其处理时间片的计算函数可以表示为：
其中，w表示量化距离，P表示对应的优化优先级，T表示处理时间片，而t表示预先设定的时间块常量，通常可以设定为取值较小的时间块常量；T越大，表示分配给对应IO队列的处理时间片越大，时间越长。
与之对应的，利用每个IO队列量化距离及预先设定的每个IO队列的原始优先级，计算每个IO队列的优化优先级，可以包括：
按照每个IO队列的量化距离与该IO队列的优化优先级成反比，原始优先级与该IO队列的优化优先级成正比的原则确定每个IO队列的优化优先级。
简单来说，量化距离越大，对应的优化优先级越低，原始优先级越高，对应的优化优先级越高，具体来说，任一IO队列的量化距离及原始优先级确定其优化优先级的计算函数可以表示为：
其中，P表示优化优先级，a表示对应原始优先级，w表示量化距离，wa表示全部IO队列对应的量化距离的和；P越大，表示对应IO队列的优化优先级越高。
本发明实施例提供的一种IO调取方法中，获取每个IO队列的量化距离，可以包括：
获取任意IO队列中每个IO请求对应的起始磁盘位置与当前磁头位置的距离的平均值为该IO队列的量化距离。
需要说明的是，对于每个IO队列的量化距离的计算方式可以根据实际需要进行确定，如可以确定每个IO队列中排列在第一个IO请求对应起始磁盘位置与当前磁头位置的距离为量化距离，也可以将每个IO队列中任意指定数量个IO请求对应起始磁盘位置与当前磁头位置的距离平均值为量化距离，还可以是其他方式，均在本发明的保护范围之内。而优选的方式为，确定每个IO队列中全部IO请求对应的起始磁盘位置和当前磁头位置的距离的平均值为量化距离，由此，能够充分考虑到该IO队列中的每个IO请求，提高了量化距离的准确性。
本发明实施例提供的一种IO调取方法中，获取每个IO队列的量化距离之前，还可以包括：
判断外界是否输入有优先级信息，如果是，则按照优先级信息中包含的每个IO队列的指定优先级对IO队列进行轮询，如果否，则获取每个IO队列的量化距离。
需要说明的是，某些特殊情况下，需要按照工作人员设定的优先级对IO队列进行轮询，因此，在获取每个IO队列的量化距离之前，还可以判断外界是否输入有优先级信息，如果有，则说明工作人员设定有对应每个IO队列的优先级，此时，可以按照工作人员设定的优先级对IO队列进行轮询调度，如果否，则获取每个IO队列的量化距离，进而按照步骤S11至步骤S13完成对IO队列的调度。由此，使得本发明实施例提供的一种IO调度方法更加灵活及方便。
与上述方法实施例相对应，本发明实施例还提供了一种IO调度装置，如图2所示，可以包括：
获取模块11，用于获取每个IO队列的量化距离，其中，任一IO队列的量化距离为对该IO队列中每个IO请求对应的起始磁盘位置和当前磁头位置之间的距离进行计算得到的；
第一计算模块12，用于利用每个IO队列的量化距离及预先设定的每个IO队列的原始优先级，计算每个IO队列的优化优先级；
轮询模块13，用于按照优化优先级对IO队列进行轮询调度。
本申请提供的上述技术方案中，依据预先设定的每个IO队列的优先级与每个IO队列的量化距离确定优化优先级，而每个IO队列的量化距离为对该IO队列中每个IO请求对应的起始磁盘位置和当前磁头位置之间的距离进行计算后得到的，进而依据优化优先级对IO队列进行轮询调度，即，本申请中确定对IO队列轮询所依据的优先级时，不仅考虑到预先设定的IO队列本身的优先级，还考虑到IO队列中每个IO请求对应的起始磁盘位置和当前磁头位置之间的距离，因此，不仅能够达到IO队列的公平轮询，还能够减少磁头移动幅度，进一步减少磁盘寻道时间，从而有效提高了磁盘的IO吞吐率。
本发明实施例提供的一种IO调度装置中，还可以包括：
第二计算模块，用于利用每个IO队列的量化距离及优化优先级计算每个IO队列的处理时间片。
本发明实施例提供的一种IO调度装置中，第二计算模块可以包括：
时间片计算单元，用于按照每个IO队列的量化距离与该IO队列的处理时间片成反比，优化优先级与该IO队列的处理时间片成正比的原则确定每个IO队列的处理时间片。
本发明实施例提供的一种IO调度装置中，第一计算模块可以包括：
优先级计算单元，用于按照每个IO队列的量化距离与该IO队列的优化优先级成反比，原始优先级与该IO队列的优化优先级成正比的原则确定每个IO队列的优化优先级。
本发明实施例提供的一种IO调度装置中，获取模块可以包括：
获取单元，用于获取任意IO队列中每个IO请求对应的起始磁盘位置与当前磁头位置的距离的平均值为该IO队列的量化距离。
本发明实施例提供的一种IO调度装置中，还可以包括：
触发模块，用于判断外界是否输入有优先级信息，如果是，则按照优先级信息中包含的每个IO队列的指定优先级对IO队列进行轮询，如果否，则获取每个IO队列的量化距离。
本发明实施例提供的一种IO调度装置中相关内容的说明请参见本发明实施例提供的上述IO调度方法中对应部分的具体说明。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种IO调度方法，其特征在于，包括：
获取每个IO队列的量化距离，其中，任一IO队列的量化距离为对该任一IO队列中每个IO请求对应的起始磁盘位置和当前磁头位置之间的距离进行计算得到的；
利用所述每个IO队列的量化距离及预先设定的所述每个IO队列的原始优先级，计算所述每个IO队列的优化优先级；
按照所述优化优先级对所述IO队列进行轮询调度；
获取所述每个IO队列的量化距离，包括：
获取任意所述IO队列中每个IO请求对应的起始磁盘位置与当前磁头位置的距离的平均值为该任意IO队列的量化距离。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
利用所述每个IO队列的量化距离及优化优先级计算所述每个IO队列的处理时间片。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用所述每个IO队列的量化距离及优化优先级计算所述每个IO队列的处理时间片，包括：
按照所述每个IO队列的量化距离与该每个IO队列的处理时间片成反比，优化优先级与该每个IO队列的处理时间片成正比的原则确定所述每个IO队列的处理时间片。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，利用所述每个IO队列的量化距离及预先设定的所述每个IO队列的原始优先级，计算所述每个IO队列的优化优先级，包括：
按照所述每个IO队列的量化距离与该每个IO队列的优化优先级成反比，原始优先级与该每个IO队列的优化优先级成正比的原则确定所述每个IO队列的优化优先级。
5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，获取所述每个IO队列的量化距离之前，还包括：
判断外界是否输入有优先级信息，如果是，则按照所述优先级信息中包含的所述每个IO队列的指定优先级对所述IO队列进行轮询，如果否，则获取所述每个IO队列的量化距离。
6.一种IO调度装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取每个IO队列的量化距离，其中，任一IO队列的量化距离为对该任一IO队列中每个IO请求对应的起始磁盘位置和当前磁头位置之间的距离进行计算得到的；
第一计算模块，用于利用所述每个IO队列的量化距离及预先设定的所述每个IO队列的原始优先级，计算所述每个IO队列的优化优先级；
轮询模块，用于按照所述优化优先级对所述IO队列进行轮询调度；
所述获取模块包括：
获取单元，用于获取任意所述IO队列中每个IO请求对应的起始磁盘位置与当前磁头位置的距离的平均值为该任意IO队列的量化距离。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：
第二计算模块，用于利用所述每个IO队列的量化距离及优化优先级计算所述每个IO队列的处理时间片。
8.根据权利要求6至7任一项所述的装置，其特征在于，还包括：
触发模块，用于判断外界是否输入有优先级信息，如果是，则按照所述优先级信息中包含的所述每个IO队列的指定优先级对所述IO队列进行轮询，如果否，则获取所述每个IO队列的量化距离。
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Legal Events
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |