CN111708496A - 一种读写请求的调度方法、存储介质以及分布式存储系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种读写请求的调度方法、存储介质以及分布式存储系统,其中读写请求的调度方法包括:当接收到客户端发出的读写I/O请求时,获取所述客户端中读写I/O网络的流量;通过所述流量识别存储I/O协议,并根据所述存储I/O协议获取I/O行为特征参数;其中,所述I/O行为特征参数包括块ID、来源IP地址和读写IOPS值;根据所述块ID和所述读写IOPS值从预设的I/O行为数据库获取IOPS限制值;其中,所述I/O行为数据库存储有与所述块ID相对应的读写请求时的IOPS限制值;将所述读写IOPS值与所述IOPS限制值作比较,在判断所述读写IOPS值在第一预设范围内时,向所述来源IP地址下发调度指令,实现读写请求的调度,通过在网络协议报文的层面,与客户端和分布式存储系统解偶。
Description
技术领域
本发明属于分布式存储技术领域,具体涉及一种读写请求的调度方法、存储介质以及分布式存储系统。
背景技术
IOPS(每秒的读写次数)作为业务系统读写请求服务质量的重要指标,逐渐成为了存储系统关注和研究的热点。每个业务系统都有自己的Qos(服务质量),甚至同个业务系统在繁忙或者冷淡期都不一样,现在业界主要通过两种方式实现对业务系统Qos的限制。
针对客户端的方式:
参考图1,业务系统通过存储客户端访问分布式存储系统,在存储客户端嵌入一个可以限制IOPS的I/O控制模块,比如通过漏桶算法实现对块设备(块ID)的流量IOPS限制。
针对分布式存储系统的方式:
参考图2,在存储业务系统嵌入一个可以限制IOPS的I/O控制模块,比如:ceph(分布式文件系统)通过令牌算法实现对块设备的流量IOPS限制。
但传统对业务系统Qos的限制存在以下缺点:
1、客户端的连接方式是多样化的,无法针对所有的客户端都实现一套限制方式,而且客户端可以很容易的绕过限制,难以对IOPS有效的限制。
2、只能针对单一的分布式存储系统,每个分布式存储系统都有自己一套方法实现,增加开发和运维的成本。
3、只能预先设置IOPS的峰值,在业务的高峰期或者存储后端机器的高负载的情况下,无法动态调整IOPS的峰值,也无法及时调整IOPS峰值。
发明内容
为了克服上述技术缺陷,本发明提供一种读写请求的调度方法、存储介质以及分布式存储系统,旨在提供一种更为有效的调度方法。
为了解决上述问题,本发明按以下技术方案予以实现的:
第一方面,本发明提供的一种读写请求的调度方法,应用于一分布式存储系统,所述调度方法包括如下步骤:
当接收到客户端发出的读写I/O请求时,获取所述客户端中读写I/O网络的流量;
通过所述流量识别存储I/O协议,并根据所述存储I/O协议获取I/O行为特征参数;其中,所述I/O行为特征参数包括块ID、来源IP地址和读写IOPS值;
根据所述块ID和所述读写IOPS值从预设的I/O行为数据库获取IOPS限制值;其中,所述I/O行为数据库存储有与所述块ID相对应的读写请求时的IOPS限制值;
将所述读写IOPS值与所述IOPS限制值作比较,在判断所述读写IOPS值在第一预设范围内时,向所述来源IP地址下发调度指令,实现读写请求的调度。
作为本发明的进一步改进,所述根据所述块ID和所述读写IOPS值从预设的I/O行为数据库获取IOPS限制值的步骤,之后还包括:
在判断所述IOPS限制值不在第一预设范围内时,生成报警指令。
作为本发明的进一步改进,所述I/O行为特征参数还包括块ID读写请求时间;所述I/O行为数据库存储有与所述块ID和所述块ID读写请求时间相对应的读写请求时的IOPS限制值;所述根据所述块ID和所述读写IOPS值从预设的I/O行为数据库获取IOPS限制值的步骤,还可以为:
根据所述块ID、所述读写IOPS值和所述块ID读写请求时间从I/O行为数据库获取与所述块ID相对应的IOPS限制值。
作为本发明的进一步改进,所述将所述读写IOPS值与所述IOPS限制值作比较的步骤,之后还包括:
在判断所述IOPS限制值不在第一预设范围内时,生成报警指令。
作为本发明的进一步改进,所述根据所述存储I/O协议获取I/O行为特征参数的步骤,之后还包括:
若所述I/O行为数据库不存在与所述块ID相对应的所述IOPS限制值,且所述流量大于第二预设范围时,生成报警指令。
作为本发明的进一步改进,所述获取所述客户端中读写I/O网络的流量的步骤,包括:
通过读取Linux内核的包过滤器的缓冲对队列来获取所述客户端中读写I/O网络的流量。
作为本发明的进一步改进,所述向所述来源IP地址下发调度指令的步骤,包括:
通过Linux流量控制向所述来源IP地址下发调度指令。
第二方面,本发明提供的一种存储介质,所述存储介质是计算机可读存储介质,所述存储介质上存储有读写请求的调度程序,所述读写请求的调度程序被处理器运行时实现第一方面所述的读写请求的调度方法的步骤。
第三方面,本发明提供的一种分布式存储系统,所述分布式存储系统包括处理器和存储器,所述存储器上存储有在所述处理器上运行的读写请求的调度程序,所述读写请求的调度程序被所述处理器执行时实现如第一方面所述的读写请求的调度方法的步骤。
相对于现有技术,本发明的有益效果为:
本发明公开了一种读写请求的调度方法、存储介质以及分布式存储系统;其中,读写请求的调度方法通过在网络协议报文的层面,与客户端和分布式存储系统解偶;且可以动态设置IOPS的限制值,能够及时调整客户端的QoS,因此极具便捷性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本申请的一些实施例,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是本发明的背景技术中传统的针对客户端的方式对Qos限制的示意图;
图2是本发明的背景技术中传统的针对分布式存储系统的方式对Qos的限制的示意图;
图3是本发明实施例1所述读写请求的调度方法的流程图;
图4是本发明实施例3提供的一种分布式存储系统的结构示意性框图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,都属于本申请保护的范围。
附图中所示的流程图仅是示例说明,不是必须包括所有的内容和操作/步骤,也不是必须按所描述的顺序执行。例如,有的操作/步骤还可以分解、组合或部分合并,因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
本发明实施例的读写请求的调度方法,应用于一分布式存储系统,分布式存储系统与至少一个客户端通信连接。
具体的,客户端一般部署在个人电脑(PC)上,当然也可以部署于其他终端设备,分布式存储系统可以对应一个或者多个客户端,本发明对此不做限制。
实施例1
本实施例公开了一种读写请求的调度方法,如图3所示,其步骤包括:
S10、当接收到客户端发出的读写I/O请求时,获取所述客户端中读写I/O网络的流量。
具体的,在分布式存储系统中,部署一个在交换机或者存储节点的存储网络管控装置,存储网络管控装置通过Linux内核的BPF(包过滤器)的缓冲对队列来获取客户端的读写I/O网络的流量。
S20、通过所述流量识别存储I/O协议,并根据所述存储I/O协议获取I/O行为特征参数;其中,所述I/O行为特征参数包括块ID、来源IP地址和读写IOPS值。
示例性的,云平台虚拟机中的数据库(客户端)服务,其中,数据库服务的数据盘是Ceph(分布式文件系统)划分出来的一个磁盘,这个数据盘在划分的时候就有一个唯一标识符,简称:块ID;当有查询的时候,就通过RBD(Ceph的客户端)向分布式存储系统发起读写I/O请求,此I/O请求就会携带着I/O行为特征参数(块ID、来源IP地址、来源端口和块ID读写请求时间),其中来源IP地址和来源端口可标识发出的读写I/O请求来源的虚拟机;来源端口可以标识数据库客户端。由于一个虚拟机可能不止运行着一个客户端,其中来源端口就是用于区分同个虚拟机的不同客户端。
S30、根据所述块ID和所述读写IOPS值从预设的I/O行为数据库获取IOPS限制值;其中,所述I/O行为数据库存储有与所述块ID相对应的读写请求时的IOPS限制值。
示例性的,当客户端发出读的I/O请求,分布式存储系统获取到块ID和读写IOPS值的数据后,假设读写IOPS值是8000,从I/O行为数据库读取到此时的IOPS限制值10000,然后通过对存储网络管控装置下发指令,对客户端读I/O请求的IOPS值提升到10000。
在一些实施例中,所述步骤S30以后,还包括步骤:
S31、若根据所述块ID无法从预设的I/O行为数据库获取IOPS限制值,且所述流量大于第二预设范围时,生成报警指令。
具体的,分布式存储系统如果在I/O行为数据库没获取到块ID的记录而且此块ID的流量非常大,分布式存储系统就会通过报警指令提醒管理员此I/O行为有攻击的可能性。
S40、将所述读写IOPS值与所述IOPS限制值作比较,在判断所述读写IOPS值在第一预设范围内时,向所述来源IP地址下发调度指令,实现读写请求的调度。
具体的,存储网络管控装置收到指令后,通知或者调用流量控制模块控制客户端读写I/O请求的IOPS值,调用参数:网卡、来源IP地址、来源端口、IOPS限制值;流量控制模块可以通过Linux TC(流量控制)实现对客户端读写I/O请求的IOPS值的限制:
①对上述指定的网卡,为其配置一个其接收的排队规则(ingress qdisc)并指定一个句柄(handle);
②根据句柄,为上述发送的排队规则配置一个过滤器,针对上述的来源IP地址和来源端口,并指定读写请求的IOPS值。
在一些实施例中,步骤S40以后还包括:
S41、在判断所述IOPS限制值不在第一预设范围内时,生成报警指令。
具体的,当客户端发出的读I/O请求,IOPS值是1000,但是分布式存储系统获取到此时客户端读的I/O的IOPS限制值是8000,此时8000已经远远超过了数据库记录的1000,分布式存储系统就会通过警报方式提醒管理员有可能客户端受到攻击,而且通过对存储网络管控装置下发指令,对客户端读I/O请求的IOPS值限制不能超过1000。
实施例2
本实施例公开了另一种读写请求的调度方法,其步骤包括:
S10、当接收到客户端发出的读写I/O请求时,获取所述客户端中读写I/O网络的流量。
S20、通过所述流量识别存储I/O协议,并根据所述存储I/O协议获取I/O行为特征参数;其中,所述I/O行为特征参数包括块ID、来源IP地址、读写IOPS值和块ID读写请求时间。
S32、根据所述块ID、所述读写IOPS值和所述块ID读写请求时间从I/O行为数据库获取与所述块ID相对应的IOPS限制值。其中,所述I/O行为数据库存储有与所述块ID和所述块ID读写请求时间相对应的读写请求时的IOPS限制值;
具体的,I/O行为数据库内的IOPS限制值可分为业务繁忙时间段和业务非繁忙时间段。分布式存储系统获取到块ID读写请求时间后,在I/O行为数据库内获取相应时间段的IOPS限制值。I/O行为数据库管理员可根据每个客户端对Qos要求的高低和繁忙的时间段,来设置的一个I/O流量的IOPS限制值的记录,可及时调整每个客户端的QOS。
示例性的,在08:00-20:00的时间段,I/O行为数据库将该时段预设为业务繁忙时间段,当接收到一客户端发出的读I/O请求时,分布式存储系统获取到块ID读写请求时间在业务繁忙时间段内,记录的IOPS限制值是:10000;在20:00-8:00的时间段,I/O行为数据库将该时段预设为业务非繁忙时间段,当接收到一客户端发出的读I/O请求时,分布式存储系统获取到块ID读写请求时间在业务非繁忙时间段内,记录的IOPS限制值是:1000。
在一些实施例中,所述步骤S32以后,还包括步骤:
S34、若所述I/O行为数据库不存在与所述块ID相对应的所述IOPS限制值,且所述流量大于第二预设范围时,生成报警指令。
实施例3
本发明实施例提供的一种分布式存储系统,如图4所示,包括处理器与存储器,所述存储器用于存储计算机程序;所述处理器,用于执行所述计算机程序并在执行所述计算机程序时实现本发明实施例提供的任一项读写请求的调度方法。
应当理解的是,处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit,CPU),该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。其中,通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
实施例4
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时,使所述处理器实现本发明实施例提供的任一项读写请求的调度方法。
本领域普通技术人员可以理解,上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中,在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分;例如,一个物理组件可以具有多个功能,或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器,如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件,或者被实施为硬件,或者被实施为集成电路,如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读存储介质上,计算机可读存储介质可以包括计算机可读存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。
如本领域普通技术人员公知的,术语计算机可读存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机可读存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外,本领域普通技术人员公知的是,通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据,并且可包括任何信息递送介质。
示例性的,所述计算机可读存储介质可以是前述实施例所述的网管设备的内部存储单元,例如所述网管设备的硬盘或内存。所述计算机可读存储介质也可以是所述网管设备的外部存储设备,例如所述网管设备上配备的插接式硬盘,智能存储卡(Smart MediaCard,SMC),安全数字(Secure Digital,SD)卡,闪存卡(Flash Card)等。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到各种等效的修改或替换,这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种读写请求的调度方法,应用于一分布式存储系统,其特征在于,所述调度方法包括如下步骤:
当接收到客户端发出的读写I/O请求时,获取所述客户端中读写I/O网络的流量;
通过所述流量识别存储I/O协议,并根据所述存储I/O协议获取I/O行为特征参数;其中,所述I/O行为特征参数包括块ID、来源IP地址和读写IOPS值;
根据所述块ID和所述读写IOPS值从预设的I/O行为数据库获取IOPS限制值;其中,所述I/O行为数据库存储有与所述块ID相对应的读写请求时的IOPS限制值;
将所述读写IOPS值与所述IOPS限制值作比较,在判断所述读写IOPS值在第一预设范围内时,向所述来源IP地址下发调度指令,实现读写请求的调度。
2.根据权利要求1所述的读写请求的调度方法,其特征在于,所述根据所述块ID和所述读写IOPS值从预设的I/O行为数据库获取IOPS限制值的步骤,之后还包括:
将所述读写IOPS值与所述IOPS限制值作比较,在判断所述IOPS限制值不在第一预设范围内时,生成报警指令。
3.根据权利要求1所述的读写请求的调度方法,其特征在于,所述I/O行为特征参数还包括块ID读写请求时间;所述I/O行为数据库存储有与所述块ID和所述块ID读写请求时间相对应的读写请求时的IOPS限制值;所述根据所述块ID和所述读写IOPS值从预设的I/O行为数据库获取IOPS限制值的步骤,还可以为:
根据所述块ID、所述读写IOPS值和所述块ID读写请求时间从I/O行为数据库获取与所述块ID相对应的IOPS限制值。
4.根据权利要求3所述的读写请求的调度方法,其特征在于,所述根据所述块ID、所述读写IOPS值和所述块ID读写请求时间从I/O行为数据库获取与所述块ID相对应的IOPS限制值的步骤,之后还包括:
将所述读写IOPS值与所述IOPS限制值作比较,在判断所述IOPS限制值不在第一预设范围内时,生成报警指令。
5.根据权利要求1所述的读写请求的调度方法,其特征在于,所述根据所述存储I/O协议获取I/O行为特征参数的步骤,之后还包括:
若所述I/O行为数据库不存在与所述块ID相对应的所述IOPS限制值,且所述流量大于第二预设范围时,生成报警指令。
6.根据权利要求1所述的读写请求的调度方法,其特征在于,所述获取所述客户端中读写I/O网络的流量的步骤,包括:
通过读取Linux内核的包过滤器的缓冲对队列来获取所述客户端中读写I/O网络的流量。
7.根据权利要求3所述的读写请求的调度方法,其特征在于,所述向所述来源IP地址下发调度指令的步骤,包括:
通过Linux流量控制向所述来源IP地址下发调度指令。
8.一种存储介质,其特征在于,所述存储介质是计算机可读存储介质,所述存储介质上存储有读写请求的调度程序,所述读写请求的调度程序被处理器运行时执行如权利要求1-7任一项所述的读写请求的调度方法的步骤。
9.一种分布式存储系统,其特征在于,所述分布式存储系统包括处理器和存储器,所述存储器上存储有在所述处理器上运行的读写请求的调度程序,所述读写请求的调度程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的读写请求的调度方法的步骤。
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