CN111708742B - 一种分布式文件系统的输入输出预读方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分布式文件系统的输入输出预读方法和装置，该方法包括：获取预读请求，并基于预读请求确定预读区间；基于预读区间和分布式文件系统的条带划分位置，确定要预读的至少一个条带；为要预读的至少一个条带分别生成相应的至少一个子请求，并使用至少一个子请求以彼此独立的方式替代预读请求执行输入输出预读。本发明能够升存储池服务IO友好性并避免重复预读，提升分布式文件系统的预读效率。

Description

一种分布式文件系统的输入输出预读方法和装置

技术领域

本发明涉及数据预读领域，更具体地，特别是指一种分布式文件系统的输入输出预读方法和装置。

背景技术

对于分布式文件系统(对象存储)，大文件预读长度最小与读长度相同，由于实际读长度小于对象条带大小，导致底层小IO屏蔽性差。底层小IO主要指的是指多个数据量较小的IO(输入输出)请求同时读同一个数据对象，由于读同一个对象，相互产生读竞争，时延较高。同时，预读数据所有条带(对象)一次下发，所有预读条带被强制关联，例如同时读取3个条带对象时会下发一次预读请求，只有3个条带对象都加载并缓存完整时才认为是预读完成。等待所有条带加载过程中，已加载的条带可能先被读取，会出现以下情况：1)读过的数据被抛弃，预读会再次读取此条带，直到所有条带数据全部加载完成；2)预读完成后，会将本次预读数据热度提前，已经读取过的数据热度提升会大于未预读的数据，导致后续未读的数据优先被抛弃。

针对现有技术中大量底层小IO、关联条带重复读取导致影响存储池效率的问题，目前尚无有效的解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种分布式文件系统的输入输出预读方法和装置，能够升存储池服务IO友好性并避免重复预读，提升分布式文件系统的预读效率。

基于上述目的，本发明实施例的第一方面提供了一种分布式文件系统的输入输出预读方法，包括执行以下步骤：

获取预读请求，并基于预读请求确定预读区间；

基于预读区间和分布式文件系统的条带划分位置，确定要预读的至少一个条带；

为要预读的至少一个条带分别生成相应的至少一个子请求，并使用至少一个子请求以彼此独立的方式替代预读请求执行输入输出预读。

在一些实施方式中，预读请求包括起始地址和终止地址；

基于预读请求确定预读区间包括：根据起始地址和终止地址之差确定预读区间。

在一些实施方式中，条带包括请求在两个相邻的条带划分位置之间连续预读的整条带、和与不同于整条带的非整条带；基于预读区间和分布式文件系统的条带划分位置，确定要预读的至少一个条带包括：

基于预读区间和分布式文件系统的条带划分位置，将预读区间划分为待处理的至少一个条带；

响应于待处理的至少一个条带中的最后一个条带为非整条带，而抛弃非整条带；

响应于抛弃非整条带后仍存在待处理的至少一个条带，而将待处理的至少一个条带确定为要预读的至少一个条带。

在一些实施方式中，还包括：响应于抛弃非整条带后不再存在任何待处理的条带，而直接抛弃预读请求。

在一些实施方式中，响应于抛弃非整条带后仍存在待处理的至少一个条带，而将待处理的至少一个条带确定为要预读的至少一个条带包括：

响应于待处理的至少一个条带中的第一个条带为整条带，而直接将整条带确定为要预读的至少一个条带中的第一个条带：

响应于待处理的至少一个条带中的第一个条带为非整条带，而将非整条带填充为相应的整条带，并将整条带确定为要预读的至少一个条带中的第一个条带。

本发明实施例的第二方面提供了一种分布式文件系统的输入输出预读装置，包括：

处理器；和

存储器，存储有处理器可运行的程序代码，程序代码在被运行时执行以下步骤：

获取预读请求，并基于预读请求确定预读区间；

基于预读区间和分布式文件系统的条带划分位置，确定要预读的至少一个条带；

为要预读的至少一个条带分别生成相应的至少一个子请求，并使用至少一个子请求以彼此独立的方式替代预读请求执行输入输出预读。

在一些实施方式中，预读请求包括起始地址和终止地址；

基于预读请求确定预读区间包括：根据起始地址和终止地址之差确定预读区间。

在一些实施方式中，条带包括请求在两个相邻的条带划分位置之间连续预读的整条带、和与不同于整条带的非整条带；基于预读区间和分布式文件系统的条带划分位置，确定要预读的至少一个条带包括：

基于预读区间和分布式文件系统的条带划分位置，将预读区间划分为待处理的至少一个条带；

响应于待处理的至少一个条带中的最后一个条带为非整条带，而抛弃非整条带；

响应于抛弃非整条带后仍存在待处理的至少一个条带，而将待处理的至少一个条带确定为要预读的至少一个条带。

在一些实施方式中，步骤还包括：响应于抛弃非整条带后不再存在任何待处理的条带，而直接抛弃预读请求。

在一些实施方式中，响应于抛弃非整条带后仍存在待处理的至少一个条带，而将待处理的至少一个条带确定为要预读的至少一个条带包括：

响应于待处理的至少一个条带中的第一个条带为整条带，而直接将整条带确定为要预读的至少一个条带中的第一个条带：

响应于待处理的至少一个条带中的第一个条带为非整条带，而将非整条带填充为相应的整条带，并将整条带确定为要预读的至少一个条带中的第一个条带。

本发明具有以下有益技术效果：本发明实施例提供的分布式文件系统的输入输出预读方法和装置，通过获取预读请求，并基于预读请求确定预读区间；基于预读区间和分布式文件系统的条带划分位置，确定要预读的至少一个条带；为要预读的至少一个条带分别生成相应的至少一个子请求，并使用至少一个子请求以彼此独立的方式替代预读请求执行输入输出预读的技术方案，能够升存储池服务IO友好性并避免重复预读，提升分布式文件系统的预读效率。

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为本发明提供的分布式文件系统的输入输出预读方法的流程示意图；

图2为本发明提供的分布式文件系统的输入输出预读方法的条带确定示意图；

图3为本发明提供的分布式文件系统的输入输出预读方法的请求下发示意图。

具体实施方式

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。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

基于上述目的，本发明实施例的第一个方面，提出了一种能够升存储池服务IO友好性并避免重复预读的分布式文件系统的输入输出预读方法的一个实施例。图1示出的是本发明提供的分布式文件系统的输入输出预读方法的流程示意图。

所述的分布式文件系统的输入输出预读方法，如图1所示，包括执行以下步骤：

步骤S101：获取预读请求，并基于预读请求确定预读区间；

步骤S103：基于预读区间和分布式文件系统的条带划分位置，确定要预读的至少一个条带；

步骤S105：为要预读的至少一个条带分别生成相应的至少一个子请求，并使用至少一个子请求以彼此独立的方式替代预读请求执行输入输出预读。

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，的程序可存储于一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，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。计算机程序的实施例，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。

在一些实施方式中，预读请求包括起始地址和终止地址；基于预读请求确定预读区间包括：根据起始地址和终止地址之差确定预读区间。

在一些实施方式中，条带包括请求在两个相邻的条带划分位置之间连续预读的整条带、和与不同于整条带的非整条带；基于预读区间和分布式文件系统的条带划分位置，确定要预读的至少一个条带包括：

基于预读区间和分布式文件系统的条带划分位置，将预读区间划分为待处理的至少一个条带；

响应于待处理的至少一个条带中的最后一个条带为非整条带，而抛弃非整条带；

响应于抛弃非整条带后仍存在待处理的至少一个条带，而将待处理的至少一个条带确定为要预读的至少一个条带。

在一些实施方式中，方法还包括：响应于抛弃非整条带后不再存在任何待处理的条带，而直接抛弃预读请求。

在一些实施方式中，响应于抛弃非整条带后仍存在待处理的至少一个条带，而将待处理的至少一个条带确定为要预读的至少一个条带包括：

响应于待处理的至少一个条带中的第一个条带为整条带，而直接将整条带确定为要预读的至少一个条带中的第一个条带：

响应于待处理的至少一个条带中的第一个条带为非整条带，而将非整条带填充为相应的整条带，并将整条带确定为要预读的至少一个条带中的第一个条带。

根据本发明实施例公开的方法还可以被实现为由GPU(图形处理器)执行的计算机程序，该计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中。在该计算机程序被GPU执行时，执行本发明实施例公开的方法中限定的上述功能。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。

下面根据具体实施例进一步阐述本发明的具体实施方式。

在计算预读长度时如图2所示，第一步：定义最小预读长度为1个条带，够后续计算预读数据长度使用；第二步：预读数据长度计算时，如果实际预读长度小于一个条带，按照一个条带计算；第三步：根据第二步的预读长度，采用去尾按条带对齐的方式，重新计算预读长度。

实际会出现图2示出的三种情况：1，预读数据为条带后半段的非整条带；2，预读数据为条带后半段的非整条带，加上前面的n个整条带；3，预读数据为n个整条带。这样就可以屏蔽大量底层小IO，提升预读效率。

在下发请求时如图3所示，对预读位置进行条带切分，然后为不同条带分别独立下发预读请求。由原来的所有条带下发一次预读IO，转变为每个条带下发一个预读IO，解除不同条带间的预读关联性。

从上述实施例可以看出，本发明实施例提供的分布式文件系统的输入输出预读方法，通过获取预读请求，并基于预读请求确定预读区间；基于预读区间和分布式文件系统的条带划分位置，确定要预读的至少一个条带；为要预读的至少一个条带分别生成相应的至少一个子请求，并使用至少一个子请求以彼此独立的方式替代预读请求执行输入输出预读的技术方案，能够升存储池服务IO友好性并避免重复预读，提升分布式文件系统的预读效率。

需要特别指出的是，上述分布式文件系统的输入输出预读方法的各个实施例中的各个步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换之于分布式文件系统的输入输出预读方法也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在所述实施例之上。

基于上述目的，本发明实施例的第二个方面，提出了一种能够升存储池服务IO友好性并避免重复预读的分布式文件系统的输入输出预读装置的一个实施例。分布式文件系统的输入输出预读装置包括：

处理器；和

存储器，存储有处理器可运行的程序代码，程序代码在被运行时执行以下步骤：

获取预读请求，并基于预读请求确定预读区间；

基于预读区间和分布式文件系统的条带划分位置，确定要预读的至少一个条带；

为要预读的至少一个条带分别生成相应的至少一个子请求，并使用至少一个子请求以彼此独立的方式替代预读请求执行输入输出预读。

在一些实施方式中，预读请求包括起始地址和终止地址；基于预读请求确定预读区间包括：根据起始地址和终止地址之差确定预读区间。

在一些实施方式中，条带包括请求在两个相邻的条带划分位置之间连续预读的整条带、和与不同于整条带的非整条带；基于预读区间和分布式文件系统的条带划分位置，确定要预读的至少一个条带包括：

基于预读区间和分布式文件系统的条带划分位置，将预读区间划分为待处理的至少一个条带；

响应于待处理的至少一个条带中的最后一个条带为非整条带，而抛弃非整条带；

响应于抛弃非整条带后仍存在待处理的至少一个条带，而将待处理的至少一个条带确定为要预读的至少一个条带。

在一些实施方式中，步骤还包括：响应于抛弃非整条带后仍再存在任何待处理的条带，而直接抛弃预读请求。

在一些实施方式中，响应于抛弃非整条带后仍存在待处理的至少一个条带，而将待处理的至少一个条带确定为要预读的至少一个条带包括：

响应于待处理的至少一个条带中的第一个条带为整条带，而直接将整条带确定为要预读的至少一个条带中的第一个条带：

响应于待处理的至少一个条带中的第一个条带为非整条带，而将非整条带填充为相应的整条带，并将整条带确定为要预读的至少一个条带中的第一个条带。

从上述实施例可以看出，本发明实施例提供的分布式文件系统的输入输出预读装置，通过获取预读请求，并基于预读请求确定预读区间；基于预读区间和分布式文件系统的条带划分位置，确定要预读的至少一个条带；为要预读的至少一个条带分别生成相应的至少一个子请求，并使用至少一个子请求以彼此独立的方式替代预读请求执行输入输出预读的技术方案，能够升存储池服务IO友好性并避免重复预读，提升分布式文件系统的预读效率。

需要特别指出的是，上述分布式文件系统的输入输出预读装置的实施例采用了所述分布式文件系统的输入输出预读方法的实施例来具体说明各模块的工作过程，本领域技术人员能够很容易想到，将这些模块应用到所述分布式文件系统的输入输出预读方法的其他实施例中。当然，由于所述分布式文件系统的输入输出预读方法实施例中的各个步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换之于所述分布式文件系统的输入输出预读装置也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在所述实施例之上。

以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。

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。

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 (6)

1.一种分布式文件系统的输入输出预读方法，其特征在于，包括执行以下步骤：

获取预读请求，并基于所述预读请求确定预读区间；基于所述预读区间和分布式文件系统的条带划分位置，将所述预读区间划分为待处理的至少一个条带，其中，条带包括请求在两个相邻的所述条带划分位置之间连续预读的整条带、和不同于所述整条带的非整条带；

响应于所述待处理的至少一个条带中的最后一个条带为非整条带，而抛弃所述非整条带；

响应于抛弃所述非整条带后仍存在所述待处理的至少一个条带，而将所述待处理的至少一个条带确定为要预读的至少一个条带；

响应于抛弃所述非整条带后不再存在任何所述待处理的条带，而直接抛弃所述预读请求；

为所述要预读的至少一个条带分别生成相应的至少一个子请求，并使用所述至少一个子请求以彼此独立的方式替代所述预读请求执行输入输出预读。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预读请求包括起始地址和终止地址；

基于所述预读请求确定预读区间包括：根据所述起始地址和所述终止地址之差确定所述预读区间。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，响应于抛弃所述非整条带后仍存在所述待处理的至少一个条带，而将所述待处理的至少一个条带确定为所述要预读的至少一个条带包括：

响应于所述待处理的至少一个条带中的第一个条带为整条带，而直接将所述整条带确定为所述要预读的至少一个条带中的所述第一个条带：

响应于所述待处理的至少一个条带中的第一个条带为非整条带，而将所述非整条带填充为相应的整条带，并将所述整条带确定为所述要预读的至少一个条带中的所述第一个条带。

4.一种分布式文件系统的输入输出预读装置，其特征在于，包括：

处理器；和

存储器，存储有处理器可运行的程序代码，所述程序代码在被运行时执行以下步骤：

获取预读请求，并基于所述预读请求确定预读区间；

基于所述预读区间和分布式文件系统的条带划分位置，将所述预读区间划分为待处理的至少一个条带，其中，条带包括请求在两个相邻的所述条带划分位置之间连续预读的整条带、和不同于所述整条带的非整条带；

响应于所述待处理的至少一个条带中的最后一个条带为非整条带，而抛弃所述非整条带；

响应于抛弃所述非整条带后仍存在所述待处理的至少一个条带，而将所述待处理的至少一个条带确定为要预读的至少一个条带；

响应于抛弃所述非整条带后不再存在任何所述待处理的条带，而直接抛弃所述预读请求；为所述要预读的至少一个条带分别生成相应的至少一个子请求，并使用所述至少一个子请求以彼此独立的方式替代所述预读请求执行输入输出预读。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述预读请求包括起始地址和终止地址；

基于所述预读请求确定预读区间包括：根据所述起始地址和所述终止地址之差确定所述预读区间。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，响应于抛弃所述非整条带后仍存在所述待处理的至少一个条带，而将所述待处理的至少一个条带确定为所述要预读的至少一个条带包括：

响应于所述待处理的至少一个条带中的第一个条带为整条带，而直接将所述整条带确定为所述要预读的至少一个条带中的所述第一个条带：

响应于所述待处理的至少一个条带中的第一个条带为非整条带，而将所述非整条带填充为相应的整条带，并将所述整条带确定为所述要预读的至少一个条带中的所述第一个条带。

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