基于多通道并行的持久内存文件系统读写加速方法研究

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持久内存文件系统可采用在用户缓冲区和持久内存间直接拷贝数据的Direct Access(DAX)方式实现高效的文件读写操作。然而,分析发现现有的基于DAX方式的持久内存文件系统,仍采用单线程、串行的方式对单个文件进行读写操作,不能充分发挥具有多通道并行的持久内存系统的高带宽之优势,限制了文件系统的性能。针对上述问题,提出了一种基于多通道并行的持久内存文件系统读写加速方法p Helper。在文件系统内部,它使用额外的并发线程(辅助线程)将文件读写操作中读写文件数据块的过程并行化,充分利用多通道持久内存的高聚合带宽,提高读写性能。p Helper主要采用两个策略分别从局部与整体来充分提升文件系统读写性能。首先,采用并行感知的请求调度策略优化文件读写过程中的带宽利用率。它根据可用的辅助线程数量自适应地将文件读写操作细分为多个可并发处理的持久内存读写请求,然后在各个辅助线程之间进行负载均衡调度,从而最大化文件读写操作的带宽利用率。其次,采用收益感知的带宽分配策略提高系统总体带宽的利用率。它根据实时统计的带宽利用率,和采用线性回归方法预测得到的饱和带宽,实时评估当前文件读写操作使用辅助线程可获得的预期收益,并以此动态调整辅助线程的数量,从而实现充分且合理的利用持久内存系统的聚合带宽资源,提升文件系统的整体性能。p Helper方法被应用于广泛使用的持久内存文件系统PMFS和NOVA中,并在英特尔傲腾持久内存平台上测试了它们在各种负载下的性能。结果表明,p Helper可以充分利用系统资源实现对文件系统读写性能加速,其中读性能加速可达8.9倍,写性能加速可达2.5倍。
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