纯用户态的网络文件系统——RUFS

发布时间：2023-11-25 02:56

　　针对在使用高速存储硬件时常规网络文件系统会被软件开销影响整体性能的问题,提出了利用存储性能开发套件(SPDK)搭建文件系统的方法,并在此基础上实现了一个网络文件系统RUFS的原型。该系统通过键值存储模拟文件系统的目录树结构以及对文件系统的元数据进行管理,通过SPDK存储文件的内容。另外,利用远程直接内存访问(RDMA)技术对外提供文件系统服务。RUFS相较于NFS+ext4,在4 KB随机访问上,读写吞吐性能分别提高了202.2%和738.9%,读写平均延迟分别降低了74.4%和97.2%;在4 MB顺序访问上,读写吞吐性能分别提高了153.1%和44.0%。在大部分元数据操作上,RUFS相比NFS+ext4也有显著优势,特别是文件夹创建操作,RUFS的吞吐性能提高了约5 693.8%。该系统能够充分发挥高速网络和高速存储设备的性能优势,为用户提供延时更低、吞吐性能更好的文件系统服务。

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【文章目录】：
0 引言
1 相关研究
    1.1 基于键值存储的文件系统元数据管理
    1.2 SPDK技术
    1.3 基于RDMA的RPC技术
2 系统架构与设计
    2.1 系统架构
    2.2 元数据管理
        2.2.1 基于键值存储与Blobstore的元数据协同管理
        2.2.2 元数据操作的原子性和并发安全性
    2.3 数据管理
        2.3.1 元数据与数据的一致性策略
        2.3.2 句柄与读写状态管理
3 系统实现与优化
    3.1 网络传输优化
    3.2 读写吞吐能力优化
    3.3 可靠元数据性能优化
    3.4 统一的SPDK环境管理模块
4 测试与评估
    4.1 测试配置
    4.2 元数据性能
        4.2.1 需要关注的元数据操作
        4.2.2 测试结果
        4.2.3 SPDK为元数据带来的性能提升
    4.3 数据性能
        4.3.1 延迟
        4.3.2 吞吐
        4.3.3 多SSD带来的性能提升
5 结语



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