CN106293523A - 一种对非易失性存储的io请求响应方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对非易失性存储的IO请求响应方法,用于存储设备,包括:接收服务器发送的操作请求,并筛选出操作请求中包含的IO请求;将IO请求按照响应时间的先后顺序加入执行队列中;当到达IO请求的执行时间时调度IO请求至相应的线程中。该方法中,无需考虑各个IO请求的优先级,因此可以避免采用中断的方式所带来的消耗大量的CPU资源,也可以减少频繁切换线程的问题,改善了整个存储系统的性能。此外,本发明还公开一种对非易失性存储的IO请求响应装置,效果如上所述。
Description
技术领域
本发明涉及计算机技术领域,特别是涉及一种对非易失性存储的IO请求响应方法及装置。
背景技术
应用于新型非易失性存储器上的传统IO栈开销已经成为存储系统性能瓶颈的问题。与处理器的带宽相比,传统磁盘存在延迟高、带宽低的弊端,这也是基于磁盘的存储系统的一个性能瓶颈点。而基于新型非易失性存储介质的SSD,没有机械动作,具有高带宽低延迟和随机访问性能高的特点,主要性能指标比传统机械磁盘高,近年研究也取得了较大进展,未来具有很大的发展潜力。
在基于磁盘的存储系统中,软件层的优化主要是针对磁盘的特性来进行,目的是通过减少磁头移动来提高性能。然而基于flash、PCM等新型存储介质的SSD不含任何机械装置,传统的IO栈中针对磁盘的优化措施不再适合,而一些研究结果表明,基于flash等新型非易失性存储介质的存储系统的IO操作,软件开销带来的延迟和能耗已经到了迫切需要解决的程度。
现有技术中对于IO请求的响应方式主要是采用中断以异步的方式进行。但是中断产生后中断服务程序执行本身需要时间,特别是在高负载下即使采用中断聚合的方式每秒也会产生成千上万的中断请求,由于中断的优先级较高对中断的处理就会消耗大量的CPU资源,同时也会增加单个请求的完成延迟;其次,采用中断方式在设备执行请求时会引起进程切换,但很快存储设备IO请求会执行完成,从而引起中断唤醒阻塞的进程继续执行,这样会频繁地切换进程但执行时间却很少,导致频繁地更换硬件缓存中的内容,产生抖动现象降低硬件缓存的命中率,最终降低性能。
由此可见,在响应IO请求时如何减少进程切换所带来的软件开销,改善整个存储系统的性能是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种对非易失性存储的IO请求响应方法及装置,用于在响应IO请求时如何减少进程切换所带来的软件开销,改善整个存储系统的性能。
为解决上述技术问题,本发明提供一种对非易失性存储的IO请求响应方法,用于存储设备,包括:
接收服务器发送的操作请求,并筛选出所述操作请求中包含的IO请求;
将所述IO请求按照响应时间的先后顺序加入执行队列中;
当到达所述IO请求的执行时间时调度所述IO请求至相应的线程中。
优选地,当所述线程为单线程时,所述当到达所述IO请求的执行时间时调度所述IO请求至相应的线程中具体为:
当到达一个IO请求的执行时间时,如果上一个IO请求还未执行完毕,则继续保留该IO请求在所述执行队列中。
优选地,当所述线程为多线程时,所述当到达所述IO请求的执行时间时调度所述IO请求至相应的线程中具体为:
当到达一个IO请求的执行时间时,如果线程中有空闲的线程,则将该IO请求加入到空闲的线程中,如果线程中没有空闲的线程,则继续保留该IO请求在所述执行队列中。
优选地,还包括:当执行完所述IO请求时,向所述服务器发送反馈信息;
其中,所述反馈信息包括响应成功信息和响应失败信息。
优选地,当所述反馈信息为所述响应失败信息时,还包括:重新接收所述服务器发送的IO请求。
一种对非易失性存储的IO请求响应装置,用于存储设备,包括:
接收单元,用于接收服务器发送的操作请求,并筛选出所述操作请求中包含的IO请求;
排序单元,用于将所述IO请求按照响应时间的先后顺序加入执行队列中;
调度单元,用于当到达所述IO请求的执行时间时调度所述IO请求至相应的线程中。
优选地,当所述线程为单线程时,所述调度单元具体用于当到达一个IO请求的执行时间时,如果上一个IO请求还未执行完毕,则继续保留该IO请求在所述执行队列中。
优选地,当所述线程为多线程时,所述调度单元具体用于当到达一个IO请求的执行时间时,如果线程中有空闲的线程,则将该IO请求加入到空闲的线程中,如果线程中没有空闲的线程,则继续保留该IO请求在所述执行队列中。
优选地,还包括:反馈单元,用于当执行完所述IO请求时,向所述服务器发送反馈信息;
其中,所述反馈信息包括响应成功信息和响应失败信息。
优选地,当所述反馈信息为所述响应失败信息时,所述接收单元还用于重新接收所述服务器发送的IO请求。
本发明所提供的对非易失性存储的IO请求响应方法及装置,包括接收服务器发送的操作请求,并筛选出操作请求中包含的IO请求;将IO请求按照响应时间的先后顺序加入执行队列中;当到达IO请求的执行时间时调度IO请求至相应的线程中。该方法中,无需考虑各个IO请求的优先级,因此可以避免采用中断的方式所带来的消耗大量的CPU资源,也可以减少频繁切换线程的问题,改善了整个存储系统的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例,下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,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,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种对非易失性存储的IO请求响应方法的流程图;
图2为本发明实施例提供的一种对非易失性存储的IO请求响应装置的结构图。
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,都属于本发明保护范围。
本发明的核心是提供一种对非易失性存储的IO请求响应方法及装置。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1为本发明实施例提供的一种对非易失性存储的IO请求响应方法的流程图。如图1所示,对非易失性存储的IO请求响应装置,用于存储设备,包括:
S10:接收服务器发送的操作请求,并筛选出操作请求中包含的IO请求。
在具体实施中,服务器会向存储设备发送多种类型的操作请求,例如IO请求。本发明中提到的方法只针对IO请求,其它请求采用现有的处理方式即可。需要说明的是,本发明中提到的IO请求指的是读操作请求和写操作请求。
S11:将IO请求按照响应时间的先后顺序加入执行队列中。
S12:当到达IO请求的执行时间时调度IO请求至相应的线程中。
当筛选出IO请求后,将全部的IO请求按照响应时间的先后顺序加入执行队列中。需要说明的是,响应时间距当前时刻最近的IO请求排列在队列的队首,这样当到了该IO请求的响应时间时,这个IO请求被优先送至响应的线程中。
需要说明的是,不同的存储设备的处理方式不同,有的存储设备只有一个线程对IO请求进行响应,有的存储设备有多个(大于1个)线程对IO请求进行响应。
作为优选地实施方式,当线程为单线程时,当到达IO请求的执行时间时调度IO请求至相应的线程中具体为:
当到达一个IO请求的执行时间时,如果上一个IO请求还未执行完毕,则继续保留该IO请求在执行队列中。
如果只有一个线程,那么全部的IO请求都需要在这个一个线程中执行,因此,如果上一个IO请求还未执行完毕,则该线程就不是空闲线程,无法执行其余IO请求,此时即使到了这个IO请求的执行时间,则该IO请求仍然需要继续等待。
作为优选地实施方式,当线程为多线程时,当到达IO请求的执行时间时调度IO请求至相应的线程中具体为:
当到达一个IO请求的执行时间时,如果线程中有空闲的线程,则将该IO请求加入到空闲的线程中,如果线程中没有空闲的线程,则继续保留该IO请求在执行队列中。
如果线程为多线程,那么意味着在同一时间可以执行多个IO请求。例如有3个线程,那么排列在队列中的前3个IO请求能够分别在这3个线程中被执行。如果在执行这3个IO请求的过程中,当前队列中的第一个IO请求的执行时间到达时,3个线程都不是空闲的,无法执行该IO请求,因此该IO请求需要继续在队列中等待。
可以理解的是,如果当前队列中的第一个IO请求的执行时间到达时,3个线程中有一个线程是空闲的,那么该IO请求就被调度至空闲的线程中。
本实施例提供的对非易失性存储的IO请求响应方法,包括接收服务器发送的操作请求,并筛选出操作请求中包含的IO请求;将IO请求按照响应时间的先后顺序加入执行队列中;当到达IO请求的执行时间时调度IO请求至相应的线程中。该方法中,无需考虑各个IO请求的优先级,因此可以避免采用中断的方式所带来的消耗大量的CPU资源,也可以减少频繁切换线程的问题,改善了整个存储系统的性能。
作为优选地实施方式,还包括:当执行完IO请求时,向服务器发送反馈信息;
其中,反馈信息包括响应成功信息和响应失败信息。
本步骤执行完IO请求有三种方式:
一种是每执行完一个IO请求,就会向服务器发送反馈信息,可以理解的是,反馈信息中包含有该IO请求的属性,以便服务器能够分辨出是哪个IO请求对应的反馈信息。
另一种是在特定周期内执行完1个或多个IO请求,就会向服务器发送反馈信息,可以理解的是,反馈信息中包含有该IO请求的属性,以便服务器能够分辨出是哪个IO请求对应的反馈信息。
第三种是执行完全部的IO请求,就会向服务器发送反馈信息,可以理解的是,反馈信息中包含有该IO请求的属性,以便服务器能够分辨出是哪个IO请求对应的反馈信息。
作为优选地实施方式,当反馈信息为响应失败信息时,还包括:重新接收服务器发送的IO请求。
如果反馈信息为响应失败信息,则说明对应的IO请求没有被成功响应,即没有完成读操作或者写操作,因此,服务器需要再次向存储设备发送IO请求,对于存储设备这一侧来说就是重新接收服务器发送的IO请求。
可以理解的是,为了能够区分出同样一个IO请求是首次发送还是非首次发送,可以为在发送IO请求时添加次数信息,以便区分该IO请求是第几次发送。
另外,为了节约时间,如果同样一个IO请求被执行预定的次数后都失败,则在最后一次向服务器发送反馈信息时包含有报警提示信息。该报警提示信息就代表对应的IO请求已经被执行多次,且都是响应失败。在服务器接收到禁止发送信息后就不需要再向存储设备发送该IO请求。
图2为本发明实施例提供的一种对非易失性存储的IO请求响应装置的结构图。如图2所示,对非易失性存储的IO请求响应装置,用于存储设备,包括:
接收单元10,用于接收服务器发送的操作请求,并筛选出操作请求中包含的IO请求;
排序单元11,用于将IO请求按照响应时间的先后顺序加入执行队列中;
调度单元12,用于当到达IO请求的执行时间时调度IO请求至相应的线程中。
本实施例提供的对非易失性存储的IO请求响应装置,包括接收服务器发送的操作请求,并筛选出操作请求中包含的IO请求;将IO请求按照响应时间的先后顺序加入执行队列中;当到达IO请求的执行时间时调度IO请求至相应的线程中。该方法中,无需考虑各个IO请求的优先级,因此可以避免采用中断的方式所带来的消耗大量的CPU资源,也可以减少频繁切换线程的问题,改善了整个存储系统的性能。
作为优选地实施方式,当线程为单线程时,调度单元12具体用于当到达一个IO请求的执行时间时,如果上一个IO请求还未执行完毕,则继续保留该IO请求在执行队列中。
作为优选地实施方式,当线程为多线程时,调度单元12具体用于当到达一个IO请求的执行时间时,如果线程中有空闲的线程,则将该IO请求加入到空闲的线程中,如果线程中没有空闲的线程,则继续保留该IO请求在执行队列中。
作为优选地实施方式,还包括:反馈单元,用于当执行完IO请求时,向服务器发送反馈信息;
其中,反馈信息包括响应成功信息和响应失败信息。
作为优选地实施方式,当反馈信息为响应失败信息时,接收单元10还用于重新接收服务器发送的IO请求。
由于装置部分的实施例与方法部分的实施例相互对应,因此装置部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述,这里暂不赘述。
以上对本发明所提供的对非易失性存储的IO请求响应方法及装置进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
专业人员还可以进一步意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块,或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
Claims (10)
1.一种对非易失性存储的IO请求响应方法,用于存储设备,其特征在于,包括:
接收服务器发送的操作请求,并筛选出所述操作请求中包含的IO请求;
将所述IO请求按照响应时间的先后顺序加入执行队列中;
当到达所述IO请求的执行时间时调度所述IO请求至相应的线程中。
2.根据权利要求1所述的对非易失性存储的IO请求响应方法,其特征在于,当所述线程为单线程时,所述当到达所述IO请求的执行时间时调度所述IO请求至相应的线程中具体为:
当到达一个IO请求的执行时间时,如果上一个IO请求还未执行完毕,则继续保留该IO请求在所述执行队列中。
3.根据权利要求1所述的对非易失性存储的IO请求响应方法,其特征在于,当所述线程为多线程时,所述当到达所述IO请求的执行时间时调度所述IO请求至相应的线程中具体为:
当到达一个IO请求的执行时间时,如果线程中有空闲的线程,则将该IO请求加入到空闲的线程中,如果线程中没有空闲的线程,则继续保留该IO请求在所述执行队列中。
4.根据权利要求1所述的对非易失性存储的IO请求响应方法,其特征在于,还包括:当执行完所述IO请求时,向所述服务器发送反馈信息;
其中,所述反馈信息包括响应成功信息和响应失败信息。
5.根据权利要求1所述的对非易失性存储的IO请求响应方法,其特征在于,当所述反馈信息为所述响应失败信息时,还包括:重新接收所述服务器发送的IO请求。
6.一种对非易失性存储的IO请求响应装置,用于存储设备,其特征在于,包括:
接收单元,用于接收服务器发送的操作请求,并筛选出所述操作请求中包含的IO请求;
排序单元,用于将所述IO请求按照响应时间的先后顺序加入执行队列中;
调度单元,用于当到达所述IO请求的执行时间时调度所述IO请求至相应的线程中。
7.根据权利要求6所述的对非易失性存储的IO请求响应装置,其特征在于,当所述线程为单线程时,所述调度单元具体用于当到达一个IO请求的执行时间时,如果上一个IO请求还未执行完毕,则继续保留该IO请求在所述执行队列中。
8.根据权利要求6所述的对非易失性存储的IO请求响应装置,其特征在于,当所述线程为多线程时,所述调度单元具体用于当到达一个IO请求的执行时间时,如果线程中有空闲的线程,则将该IO请求加入到空闲的线程中,如果线程中没有空闲的线程,则继续保留该IO请求在所述执行队列中。
9.根据权利要求6所述的对非易失性存储的IO请求响应装置,其特征在于,还包括:反馈单元,用于当执行完所述IO请求时,向所述服务器发送反馈信息;
其中,所述反馈信息包括响应成功信息和响应失败信息。
10.根据权利要求6所述的对非易失性存储的IO请求响应装置,其特征在于,当所述反馈信息为所述响应失败信息时,所述接收单元还用于重新接收所述服务器发送的IO请求。
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