一种支持并发访问流的文件预取算法

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1、万方数据ISSN1000．9825。CODENRUXLfEWJournalofSoftware，V01．21，No．8，August2010，PP．1820—1833doi：103724／SP．J．1001．2010．03605@byInstituteofSoftware．theChineseAcademyofSciences．Allrightsreserved．一种支持并发访问流的文件预取算法^吴峰光+，奚宏生，徐陈锋(中国科学技术大学自动化系，安徽合肥230027)FilePrefetchingAlgorithmforConcurrentStream

2、sWUFeng-Guang+，XIHong—Sheng，XUChen-Feng(DepartmentofAutomation，UniversityofScienceandTechnologyofChina，Hefci230027，China)+Correspondingauthor：E-mail：wf客@mail．UStC．edu．caE·mail：jOS@iscas．ac．cnhttp：／／www．jos．org．cnTcl／Fax：+86．10．62562563WuFG，XiHS，XuCF．Fileprefetchingalgorithmforcon

3、currentstreams．JournalofSoftware,2010，2l(8)：1820-1833．http：／／www,jos．org．cn／l000-9825／3605．htmAbstract：Thispaperproposesandimplementsademandprefetchingalgorithm，whichusesrelaxedsequentialitycriteriaaswellaspageandpagecachestatesasreliablesourcesofinformation．Itcandiscoverandprefe

4、tchsequentialstreamsmixedinrandomaccesses．ItCallalsosupporttheinterleavedaccesspattemscreatedbyconcurrentsequentialreadsononefiledescriptor．ExperimentalresultsshowthatitperformsmuchbeaerthanlegacyLinuxreadahead：sequentialreadingintermixedwithrandomonesarefasterby29％：I／Othroughput

5、ofinterleavedstreamscouldbe4—27timesbeRer’withapplicationvisibleI／Olatenciesimprovedbyupto35times．ThisdemandprefetchingalgorithmhasbeenadoptedbyLinuxkernel2．6．24．Keywords：Linux；operatingsystem；FOperformance；fileprefetehing；parallelFO；accesspattem摘要：设计并实现了一种按需预取算法，采用更为宽松的顺序性判决条件，并

6、以页面和页面缓存的状态作为可靠的决策依据．它可以发现淹没在随机读中的顺序访问并进行有效的预读，支持对单个文件实例的并发访问而产生的交织访问模式．实验结果表明：相对于原Linux预读算法，该算法在随机干扰下的顺序读性能可提高29％；交织读的性能是传统算法的4～27倍；同时．应用程序可见延迟改善可达35倍．该算法已被Linux2．6．24内核采用．关键词：Linux；操作系统；I／O性能：文件预取：并发I／O；访问模式中图法分类号：TP316文献标识码：A随着内存与磁盘之间的性能差距日渐扩大，磁盘越来越成为数据密集型应用的瓶颈．如何最大限度地挖掘磁盘的性能潜

7、力，长期以来一直都是非常活跃的研究课题．文件预取(prefetching)，又称预读(readahead)，正是最重要的磁盘I／O优化技术之一．并已成为现代操作系统的一项必备功能．工作于系统内核的预取算法实时地监测各应用程序的读请求序列，据此预测即将访问的数据页面，并提前将其批量读入缓存．预取算法与页面替换算法、脏页面写回策略等一起共同构成操作系统内存页面缓存(pagecache)l拘l管理框架．·SupposedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChinaunderGrantNo．60774038(国家自然科

8、学基金)；theNationalHigh·TechResearchandDeve