CN111090391B - 一种提高固态硬盘阵列性能的方法与服务器 - Google Patents

一种提高固态硬盘阵列性能的方法与服务器 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种提高固态硬盘阵列性能的方法，包括以下步骤：调整服务器上固态硬盘的连接走线方式，以将所有所述固态硬盘连接到一个CPU下；创建所述固态硬盘的RAID5阵列，并设置所述RAID5阵列的参数以增加所述RAID5阵列的校验线程数；获取所述RAID5阵列的校验进程号，并查询所述CPU的核心数以确定所述RAID5阵列所连接的所述CPU的核心号；绑定所述RAID5阵列的校验进程号与所述CPU的核心号。本发明提升了NVMe SSD磁盘阵列RAID5性能，相比采用RAID10，在不降低阵列安全性下有效的增加了磁盘可用空间和降低了成本。

Description

一种提高固态硬盘阵列性能的方法与服务器
技术领域
本发明涉及计算机领域，并且更具体地，涉及一种提高固态硬盘阵列性能的方法与服务器。
背景技术
NVM Express(NVMe)，或称非易失性内存主机控制器接口规范(Non-VolatileMemory express)，是一个逻辑设备接口规范。NVMe SSD也即是NVMe标准的SSD固态硬盘。
随着固态硬盘在大众市场上的流行，SATA已成为个人电脑中连接SSD的最典型方式；但是，SATA的设计主要是作为机械硬盘驱动器(HDD)的接口，并随着时间的推移越来越难满足速度日益提高的SSD。由于NVMe SSD的性能有数倍的提升而且可大幅降低延迟，服务器市场上也逐渐淘汰无法满足性能需求的SATA/SAS SSD，使用NVMe SSD进行替代。在服务器上通常会采用软RAID方式将多块NVMe SSD组成阵列使用，通常采用RAID1或者RAID10。但当使用RAID5时，由于通用服务器会搭配几个处理器，NVMe SSD的连接线会分配给其中某一个或多个CPU，而RAID5运算校验进程由其中一个CPU分配，因此当IO请求在运算进程之外的CPU上时，会出现CPU之间进程通信，进而导致大量的中断及进程上下文切换，严重降低了RAID5性能。
发明内容
鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种提高固态硬盘阵列性能的方法，以有效提升NVMe SSD在RAID5阵列下的性能。
基于上述目的，本发明实施例的一方面提供了一种提高固态硬盘阵列性能的方法，包括以下步骤：
调整服务器上固态硬盘的连接走线方式，以将所有所述固态硬盘连接到一个CPU下；
创建所述固态硬盘的RAID5阵列，并设置所述RAID5阵列的参数以增加所述RAID5阵列的校验线程数；
获取所述RAID5阵列的校验进程号，并查询所述CPU的核心数以确定所述RAID5阵列所连接的所述CPU的核心号；
绑定所述RAID5阵列的校验进程号与所述CPU的核心号。
在一些实施方式中，所述调整所述RAID5阵列的参数以增加所述RAID5阵列的校验线程数包括：
设置所述RAID5阵列的group_thread_cnt参数来增加所述RAID5阵列的校验线程数。
在一些实施方式中，所述获取所述RAID5阵列的校验进程号，并查询所述CPU的核心数以确定所述RAID5阵列所连接的所述CPU的核心号包括：
在开启超线程的情况下，所述CPU的核心号对应于两倍的所述CPU的核心数。
在一些实施方式中，获取所述RAID5阵列的校验进程号包括：通过ps命令或top命令获取所述RAID5阵列的校验进程号。
在一些实施方式中，绑定所述RAID5阵列的校验进程号与所述CPU的核心号包括：
通过taskset命令绑定所述RAID5阵列的校验进程号与所述CPU的核心号。
在一些实施方式中，还包括：
在服务器的开机启动脚本中写入启动服务器时自动设置固态硬盘阵列的参数、自动获取所述阵列的校验进程号以及绑定所述校验进程号与CPU的核心号。
本发明实施例的另一方面提供了一种服务器，所述服务器包括CPU、存储器和连接到所述CPU的若干固态硬盘，所述存储器存储有可执行指令并且所述CPU在运行时可执行以下操作：
创建所述固态硬盘的RAID5阵列，并设置所述RAID5阵列的参数以增加所述RAID5阵列的校验线程数；
获取所述RAID5阵列的校验进程号，并查询所述CPU的核心数以确定所述RAID5阵列所连接的所述CPU的核心号；
绑定所述RAID5阵列的校验进程号与所述CPU的核心号。
在一些实施方式中，所述调整所述RAID5阵列的参数以增加所述RAID5阵列的校验线程数包括：
设置所述RAID5阵列的group_thread_cnt参数来增加所述RAID5阵列的校验线程数。
在一些实施方式中，所述获取所述RAID5阵列的校验进程号，并查询所述CPU的核心数以确定所述RAID5阵列所连接的所述CPU的核心号包括：
在开启超线程的情况下，所述CPU的核心号对应于两倍的所述CPU的核心数。
在一些实施方式中，所述服务器搭载Linux系统。
本发明具有以下有益技术效果：本发明实施例提供的一种提高固态硬盘阵列性能的方法充分利用了内核多线程特点，通过增加RAID5校验线程，将RAID5负责校验运算负载均衡到多核上，进一步提高NVMe SSD磁盘阵列性能；相比采用RAID10，在不降低阵列安全性下有效的增加了磁盘可用空间和降低了成本。
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实施例。
图1是根据本发明的一种提高固态硬盘阵列性能的方法的流程图；
图2是根据本发明的服务器的硬件结构示意图。
具体实施方式
以下描述了本发明的实施例。然而，应该理解，所公开的实施例仅仅是示例，并且其他实施例可以采取各种替代形式。附图不一定按比例绘制；某些功能可能被夸大或最小化以显示特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅仅是作为用于教导本领域技术人员以各种方式使用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参考任何一个附图所示出和描述的各种特征可以与一个或多个其他附图中所示的特征组合以产生没有明确示出或描述的实施例。所示特征的组合为典型应用提供了代表性实施例。然而，与本发明的教导相一致的特征的各种组合和修改对于某些特定应用或实施方式可能是期望的。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
基于上述目的，本发明的实施例一方面提出了一种提高固态硬盘阵列性能的方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤S101：调整服务器上固态硬盘的连接走线方式，以将所有所述固态硬盘连接到一个CPU下；
步骤S102：创建所述固态硬盘的RAID5阵列，并设置所述RAID5阵列的参数以增加所述RAID5阵列的校验线程数；
步骤S103：获取所述RAID5阵列的校验进程号，并查询所述CPU的核心数以确定所述RAID5阵列所连接的所述CPU的核心号；
步骤S104：绑定所述RAID5阵列的校验进程号与所述CPU的核心号。
在一些实施例中，通过mdadm命令创建服务器上固态硬盘NVMe SSD的RAID5磁盘阵列，系统下会生成一个软RAID5设备(md设备)。
在一些实施例中，所述调整所述RAID5阵列的参数以增加所述RAID5阵列的校验线程数包括：设置所述RAID5阵列的group_thread_cnt参数来增加所述RAID5阵列的校验线程数。
在一些实施例中，所述获取所述RAID5阵列的校验进程号，并查询所述CPU的核心数以确定所述RAID5阵列所连接的所述CPU的核心号包括：在开启超线程的情况下，所述CPU的核心号对应于两倍的所述CPU的核心数。查询系统CPU核心数，确定固态硬盘NVMe SSD的RAID5阵列所连接的CPU核心号，比如2个28核心处理器的服务器，在开启超线程下，第一个CPU的核心号为0-55(2*28)，第二个CPU的核心号为56-111，默认进程采用的是0-111，也即是全部CPU。
在一些实施例中，获取RAID5阵列的校验进程号包括：通过ps命令或top命令动态获取所述RAID5阵列的校验进程号。
在一些实施例中，绑定所述RAID5阵列的校验进程号与所述CPU的核心号包括：通过taskset命令绑定所述校验进程号与所述CPU的核心号。
在一些实施例中，还包括：在服务器的开机启动脚本中写入启动服务器时自动设置固态硬盘阵列的参数、自动获取所述阵列的校验进程号以及绑定所述校验进程号与CPU的核心号的步骤。
在根据本发明的一个实施例中，包括以下步骤：步骤1：调整服务器上NVMe SSD的连接走线方式，将NVMe SSD全部连接到一个CPU下；步骤2：通过mdadm命令创建NVMe SSD的RAID5磁盘阵列，系统下会生成一个md设备；步骤3：调整RAID5阵列参数，设置md设备的group_thread_cnt参数来增加RAID5阵列校验线程数；步骤4：在系统下使用ps、top等命令动态获取磁盘阵列校验进程号；步骤5：查询系统CPU核心数，确定NVMe SSD阵列所连接的CPU核心号，比如2个28核心处理器的服务器，在开启超线程下，第一个CPU的核心号为0-55，第二个CPU的核心号为56-111，默认进程采用的是0-111，也即是全部CPU；步骤6：假设第4步获取的进程号为1234，第五步中查询到的NVMe SSD连接的CPU核心号为0-55，通过taskset命令将校验进程绑定到CPU0-CPU55上，例如命令为taskset-pc 0-55 1234；步骤7：服务器每次重启会导致进程号变化，将步骤3、步骤4、步骤5以及步骤6写入到开机启动脚本。每次启动服务器自动设置NVMe SSD磁盘阵列参数，自动获取该阵列校验进程号及绑定到对应CPU上。
在技术上可行的情况下，以上针对不同实施例所列举的技术特征可以相互组合，或者改变、添加以及省略等等，从而形成本发明范围内的另外实施例。
从上述实施例可以看出，本发明实施例提供的一种提高固态硬盘阵列性能的方法提升了NVMe SSD磁盘阵列RAID5性能，相比采用RAID10，在不降低阵列安全性下有效的增加了磁盘可用空间和降低了成本。
基于上述目的，本发明实施例的另一个方面，提出了一种服务器，该服务器包括CPU、存储器和连接到所述CPU的若干固态硬盘，该存储器存储有可执行指令，并且所述CPU在运行该指令时可执行以下操作：
创建所述固态硬盘的RAID5阵列，并设置所述RAID5阵列的参数以增加所述RAID5阵列的校验线程数；
获取所述RAID5阵列的校验进程号，并查询所述CPU的核心数以确定所述RAID5阵列所连接的所述CPU的核心号；
绑定所述RAID5阵列的校验进程号与所述CPU的核心号。
在一些实施例中，所述调整所述RAID5阵列的参数以增加所述RAID5阵列的校验线程数包括：设置所述RAID5阵列的group_thread_cnt参数来增加所述RAID5阵列的校验线程数。
在一些实施例中，所述获取所述RAID5阵列的校验进程号，并查询所述CPU的核心数以确定所述RAID5阵列所连接的所述CPU的核心号包括：在开启超线程的情况下，所述CPU的核心号对应于两倍的所述CPU的核心数。
在一些实施例中，所述服务器搭载Linux系统。
所述服务器包括存储器、和至少一个CPU处理器，存储器存储有可在处理器上运行的计算机程序，CPU处理器执行程序时执行上述任意一种方法。
如图2所示，为本发明提供的服务器的一个实施例的硬件结构示意图。
以如图2所示的计算机设备为例，在该计算机设备中包括处理器(CPU)201以及存储器202，并还可以包括：输入装置203和输出装置204。
处理器(CPU)201、存储器202、输入装置203和输出装置204可以通过总线或者其他方式连接，图2中以通过总线连接为例。
存储器202作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的所述提高固态硬盘阵列性能的方法对应的程序指令/模块。处理器(CPU)201通过运行存储在存储器202中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的提高固态硬盘阵列性能的方法。
存储器202可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据提高固态硬盘阵列性能的方法所创建的数据等。此外，存储器202可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器202可选包括相对于处理器201远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至本地模块。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置203可接收输入的数字或字符信息，以及产生与提高固态硬盘阵列性能的方法的计算机设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置204可包括显示屏等显示设备。
所述一个或者多个提高固态硬盘阵列性能的方法对应的程序指令/模块存储在所述存储器202中，当被所述处理器(CPU)201执行时，执行上述任意方法实施例中的提高固态硬盘阵列性能的方法。
所述执行所述提高固态硬盘阵列性能的方法的计算机设备的任何一个实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。
最后需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(ROM)或随机存储记忆体(RAM)等。
此外，上述方法步骤以及系统单元也可以利用控制器以及用于存储使得控制器实现上述步骤或单元功能的计算机程序的计算机可读存储介质实现。
此外，应该明白的是，本文所述的计算机可读存储介质(例如，存储器)可以是易失性存储器或非易失性存储器，或者可以包括易失性存储器和非易失性存储器两者。作为例子而非限制性的，非易失性存储器可以包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦写可编程ROM(EEPROM)或快闪存储器。易失性存储器可以包括随机存取存储器(RAM)，该RAM可以充当外部高速缓存存储器。作为例子而非限制性的，RAM可以以多种形式获得，比如同步RAM(DRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据速率SDRAM(DDR SDRAM)、增强SDRAM(ESDRAM)、同步链路DRAM(SLDRAM)、以及直接Rambus RAM(DRRAM)。所公开的方面的存储设备意在包括但不限于这些和其它合适类型的存储器。
本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，已经就各种示意性组件、方块、模块、电路和步骤的功能对其进行了一般性的描述。这种功能是被实现为软件还是被实现为硬件取决于具体应用以及施加给整个系统的设计约束。本领域技术人员可以针对每种具体应用以各种方式来实现所述的功能，但是这种实现决定不应被解释为导致脱离本发明实施例公开的范围。
结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块和电路可以利用被设计成用于执行这里所述功能的下列部件来实现或执行：通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或者这些部件的任何组合。通用处理器可以是微处理器，但是可替换地，处理器可以是任何传统处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合DSP和/或任何其它这种配置。
结合这里的公开所描述的方法或算法的步骤可以直接包含在硬件中、由处理器执行的软件模块中或这两者的组合中。软件模块可以驻留在RAM存储器、快闪存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域已知的任何其它形式的存储介质中。示例性的存储介质被耦合到处理器，使得处理器能够从该存储介质中读取信息或向该存储介质写入信息。在一个替换方案中，所述存储介质可以与处理器集成在一起。处理器和存储介质可以驻留在ASIC中。ASIC可以驻留在用户终端中。在一个替换方案中，处理器和存储介质可以作为分立组件驻留在用户终端中。
在一个或多个示例性设计中，所述功能可以在硬件、软件、固件或其任意组合中实现。如果在软件中实现，则可以将所述功能作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上或通过计算机可读介质来传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，该通信介质包括有助于将计算机程序从一个位置传送到另一个位置的任何介质。存储介质可以是能够被通用或专用计算机访问的任何可用介质。作为例子而非限制性的，该计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储设备、磁盘存储设备或其它磁性存储设备，或者是可以用于携带或存储形式为指令或数据结构的所需程序代码并且能够被通用或专用计算机或者通用或专用处理器访问的任何其它介质。此外，任何连接都可以适当地称为计算机可读介质。例如，如果使用同轴线缆、光纤线缆、双绞线、数字用户线路(DSL)或诸如红外线、无线电和微波的无线技术来从网站、服务器或其它远程源发送软件，则上述同轴线缆、光纤线缆、双绞线、DSL或诸如红外线、无线电和微波的无线技术均包括在介质的定义。如这里所使用的，磁盘和光盘包括压缩盘(CD)、激光盘、光盘、数字多功能盘(DVD)、软盘、蓝光盘，其中磁盘通常磁性地再现数据，而光盘利用激光光学地再现数据。上述内容的组合也应当包括在计算机可读介质的范围内。
应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。
上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器、磁盘或光盘等。
上述实施例是实施方式的可能示例，并且仅仅为了清楚理解本发明的原理而提出。所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种提高固态硬盘阵列性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
调整服务器上固态硬盘的连接走线方式，以将所有所述固态硬盘连接到一个CPU下；
创建所述固态硬盘的RAID5阵列，并设置所述RAID5阵列的参数以增加所述RAID5阵列的校验线程数；
获取所述RAID5阵列的校验进程号，并查询所述CPU的核心数以确定所述RAID5阵列所连接的所述CPU的核心号；
绑定所述RAID5阵列的校验进程号与所述CPU的核心号；
其中，所述创建所述固态硬盘的RAID5阵列，并设置所述RAID5阵列的参数以增加所述RAID5阵列的校验线程数包括：
设置所述RAID5阵列的group_thread_cnt参数来增加所述RAID5阵列的校验线程数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述RAID5阵列的校验进程号，并查询所述CPU的核心数以确定所述RAID5阵列所连接的所述CPU的核心号包括：
在开启超线程的情况下，所述CPU的核心号对应于两倍的所述CPU的核心数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取所述RAID5阵列的校验进程号包括：通过ps命令或top命令获取所述RAID5阵列的校验进程号。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，绑定所述RAID5阵列的校验进程号与所述CPU的核心号包括：
通过taskset命令绑定所述RAID5阵列的校验进程号与所述CPU的核心号。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在服务器的开机启动脚本中写入启动服务器时自动设置固态硬盘阵列的参数、自动获取所述阵列的校验进程号以及绑定所述校验进程号与CPU的核心号。
6.一种服务器，其特征在于，所述服务器包括CPU、存储器和连接到所述CPU的若干固态硬盘，所述存储器存储有可执行指令，并且所述CPU在运行所述指令时可执行以下操作：
创建所述固态硬盘的RAID5阵列，并设置所述RAID5阵列的参数以增加所述RAID5阵列的校验线程数；
获取所述RAID5阵列的校验进程号，并查询所述CPU的核心数以确定所述RAID5阵列所连接的所述CPU的核心号；
绑定所述RAID5阵列的校验进程号与所述CPU的核心号；
其中，所述创建所述固态硬盘的RAID5阵列，并设置所述RAID5阵列的参数以增加所述RAID5阵列的校验线程数包括：
设置所述RAID5阵列的group_thread_cnt参数来增加所述RAID5阵列的校验线程数。
7.根据权利要求6所述的服务器，其特征在于，所述获取所述RAID5阵列的校验进程号，并查询所述CPU的核心数以确定所述RAID5阵列所连接的所述CPU的核心号包括：
在开启超线程的情况下，所述CPU的核心号对应于两倍的所述CPU的核心数。
8.根据权利要求6所述的服务器，其特征在于，所述服务器搭载Linux系统。
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