RAID5读写性能优化研究

发布时间：2018-04-22 19:55

  本文选题：存储子系统 + 零拷贝策略　； 参考：《华中科技大学》2012年硕士论文

【摘要】：随着计算机技术的迅猛发展，磁盘存储设备的存取速度已经远远不能匹配CPU的处理速度。为了缩短速度上的差异，目前许多大型服务器的磁盘大多采用RAID技术。RAID5磁盘阵列在一定程度上缩短了I/O请求的响应时间，提高存储系统的I/O性能。如何合理地优化改进RAID5系统读写性能，使其发挥最大的效益，始终是存储子系统关注的焦点。 当前IO存储子系统在实现时都使用各自的缓存系统，这存在着重复的内存拷贝现象，会导致CPU开销的增加，从而降低磁盘阵列I/O性能。为了减少不必要的内存拷贝，对于RAID5上面的读性能优化，采用零拷贝策略加以改进。该方法的核心是在处理IO读请求时，绕开内核系统在驱动层提供的缓存，直接进行数据交互，从而提高系统的访问性能。测试表明，改进后的RAID5系统，，同一条带内的读请求提高更为显著。 在多用户小数据访问RAID5系统时，存在着小数据写性能的缺陷。深入Linux内核代码分析研究，发现内核处理写I/O请求会在非满条带写处理时出现磁盘IO等待现象，采用添加辅助缓存策略优化改进RAID5写性能。该策略的核心是内核在处理写请求时，将要计算的新校验信息存放在添加的辅助缓存中，实现了校验信息的计算和数据的读写分离进行，消除了磁盘IO等待时间，从而提升了系统的小写性能。测试表明，改进后的RAID5系统，在非满条带写的情况下性能优化良好，较好的解决了小写性能差的问题。
[Abstract]:With the rapid development of computer technology, the access speed of disk storage devices is far from matching the processing speed of CPU. In order to shorten the speed difference many large servers mostly use RAID technology. RAID5 disk array to some extent shorten the response time of I / O request and improve the I / O performance of storage system. How to optimize and improve the read and write performance of RAID5 system and maximize its efficiency is always the focus of the storage subsystem. The current IO storage subsystem uses its own cache system, which has repeated memory copy phenomenon, which will lead to the increase of CPU overhead, thus reducing the I / O performance of the disk array. In order to reduce unnecessary memory copy, zero copy strategy is adopted to optimize the read performance of RAID5. The core of this method is to bypass the cache provided by the kernel system in the driver layer and directly interact with each other in order to improve the access performance of the system. The test results show that the improved RAID5 system can improve the read request in the same band more significantly. There is a flaw in the performance of small data writing in multi-user small data access RAID5 system. Further research on Linux kernel code shows that the kernel processing of writing I / O requests will lead to disk IO waiting phenomenon in non-full stripe write processing. Adding auxiliary cache strategy is used to optimize and improve the write performance of RAID5. The core of this strategy is that when the kernel processes the write request, the new check information will be stored in the added auxiliary cache, which realizes the separation of the calculation of the check information from the reading and writing of the data, and eliminates the disk IO waiting time. Thus, the lowercase performance of the system is improved. The test results show that the improved RAID5 system has a good performance optimization under the condition of non-full stripe writing, and solves the problem of poor lowercase performance.
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TP333.35

【参考文献】

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本文编号：1788677