高清视频服务器磁盘I/O调度算法的研究

发布时间：2022-11-10 21:44

　　服务器前置方案是否具有可行性的关键之一,就是如何尽可能地发挥硬件潜能,提高单台视频服务器的性价比。目前视频服务器的主要性能瓶颈在于资源磁盘的带宽,尤其是在多线程环境下,使用主流操作系统的磁盘I/O将导致磁盘带宽大大下降,严重制约服务器的性能。本文的主要工作是,详细研究了Linux内核块设备的I/O子系统,对Linux提供的四种I/O调度算法做了深入的剖析：在此基础上,针对分条式高清视频点播服务器读取资源磁盘的特点,设计了一个专用的I/O调度算法——HVOD,并且在Linux2.6.32内核中实现了该算法。HVOD算法通过精确的读预测提升磁盘顺序读的性能,使用超时队列避免进程的I/O饥饿,从而确保尽可能多的视频流能够流畅播放。在真实VOD系统和模拟VOD系统上进行的测试表明,在分条式高清视频点播服务器中,HVOD算法与Linux现有的I/O调度算法相比,可以使视频服务器的服务能力提升40-50%左右。我们的研究结果证明,服务器前置方案即使是对于大规模开展4K高清视频的点播服务也具有现实可行性。 

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
    1.1 高清视频点播系统
    1.2 需要解决的关键问题
        1.2.1 机械磁盘的并发访问
        1.2.2 固态硬盘的局限性
    1.3 研究内容及其意义
    1.4 结构组织
第二章 Linux块设备及其I/O子系统
    2.1 块设备
    2.2 I/O操作
        2.2.1 虚拟文件系统
        2.2.2 磁盘高速缓冲
        2.2.3 文件系统
        2.2.4 通用块层
        2.2.5 I/O调度层
        2.2.6 块设备驱动
第三章 Linux I/O调度算法的剖析和评价
    3.1 算法简介
    3.2 算法接口
    3.3 调度过程
    3.4 Noop
    3.5 Deadline
    3.6 Anticipatory
    3.7 CFQ
第四章 HVOD算法设计
    4.1 分条式存储策略
    4.2 调度策略
    4.3 读预测
    4.4 超时处理
    4.5 算法描述
第五章 HVOD算法实现
    5.1 用户层与内核通信
    5.2 数据结构
    5.3 算法接口
第六章 HVOD性能测试
    6.1 实验环境
    6.2 并发环境下的性能
        6.2.1 测试方法
        6.2.2 测试结果与分析
    6.3 真实系统测试
        6.3.1 真实系统简介
        6.3.2 测试方法
        6.3.3 测试结果与分析
    6.4 模拟系统测试
        6.4.1 模拟系统简介
        6.4.2 测试方法
        6.4.3 测试结果与分析
    6.5 通用性测试
第七章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 未来工作
参考文献
附录
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]4K电视最新发展动态研究[J]. 孔彬.  广播与电视技术. 2013(11)
[2]固态硬盘在存储系统中的应用分析[J]. 白洁,马海兵.  中国科技信息. 2010(06)
[3]固态硬盘（SSD）产品现状与展望[J]. 陈明达.  移动通信. 2009(11)
[4]Linux2.6预测I/O调度程序研究[J]. 曹健辉,陈亚骏.  信息安全与通信保密. 2009(02)
[5]流媒体点播中用户交互式行为建模[J]. 刘威,程文青.  电子与信息学报. 2007(09)



本文编号：3705339