基于服务感知的io请求高度算法研究

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1、基于服务感知的I／O请求调度剪泫研究摘要I／O调度算法对磁盘性能有着至关重要的影响。传统的磁盘调度算法主要通过优化寻道时间来提高磁盘的I／O带宽利用率，但没有考虑到单个请求的响应时间，不能满足实时性要求，也无法感知不同类型请求的不同QoS需求。实时应用越来越广泛，为满足实时请求或者时间敏感性强的请求，人们又提出了一些实时调度算法，用以在满足各个请求的截止期的基础上最大化吞吐量。系统在处理应用提交的I／O请求时，还需要满足应用类型提出的各种服务质量(QualityofService，QoS)需求。而不同的应用类型有不同的QoS需求。随着计算机应用的日渐复杂化，混合负载工作模式已成为一种

2、趋势。不同的应用请求有着不同的I／O特征。研究和应用I／O特征有利于磁盘调度算法的优化和设计工作的展开。Linux内核采用的四种I／O调度机制各有优缺点，分别适用于不同的应用环境。CFQ(CompletelyFairQueuing)算法在2．6．18版之后成为Linux的默认调度算法。本论文分析Linux中的CFQ调度算法，CFQ算法以调度的请求个数为公平性标准，队列间采用RR(RoundRobin)算法进行轮询，过分依赖请求的优先级，无法做到完全公平。本文针对混合负载工作模式提出了服务感知机制。根据请求的时间敏感性特征，服务感知机制有效地实现了请求的分类。针对CFQ算法的缺点，提出

3、一种基于服务感知的ICFQ(ImprovedCompletelyFairQueuing)调度算法。该算法通过服务感知机制有效感知请求类型，对不同类型的请求给予不同的调度策略，以磁盘带宽为公平性度量标准，采用MDRR(ModifiedDeficitRoundRobin)轮询调度各个队列，以队列中请求个数占总请求个数的比例为队列的权重，通过权重和优先级共同控制队列调度的时间片长度。本文实验采用IOMeter性能测试工具，采用吞吐量、带宽、最大响应时间及平均响应时间作为性能指标，分别对CFQ算法和ICFQ算法进行测试。实验结果表明ICFQ算法在提高了吞吐量和带宽的同时，维持较低的响应时间。

4、在混合负载工作模式下，改进后的ICFQ较之原CFQ，能提高较高的性能和公平性。关键词：服务感知；I／O调度；I／O特征；QoS；公平性Il硕J：学位论文AbstractI／Oschedulingschemehasacrucialimpactondiskperformance．ThetraditionaldiskschedulingschemesimprovediskI／Obandwidthutilizationbyoptimizingtheseektime．buttheydon’ttaketheindividualresponsetimeintoconsideration，SOtha

5、ttheycannotsatisfytherequirementofreal·time，alsotheycannotperceivethedifferenttypesofQoSrequirementsfromdifferentrequests．Withthepopulationofreal．timeapplications．inordertomeetthereal—timerequestsorrequestswithstrongtime．sensitivity，researchersproposedsomereal—timeschedulingschemes，whichcanmaxi

6、mizethroughputatthesametimeasmeetingdeadlines．SystemneedstomeetvariousQoSrequirementsproposedbydifferenttypesofapplicationswhileprocessingI／0requestssubmittedbyapplications．ButdifferentclassesofapplicationshavedifferentQoSrequirements．Withcomputerapplicationscomplicatedincreasingly，ittendstowor

7、kunderthemixedrequestsmode．DifferentapplicationrequestshavedifferentI／Ocharacteristics．ResearchingandapplyingI／Ocharacterizationsarefavourabletooptimizeordesigndiskschedulingscheme．LinuxkernelhasfourI／Oschedulers．Theseschedulersha