关于存储系统性能的测试、仿真与评价的研究
存储系统性能分析与评价是计算机系统结构研究的一个永恒的话题.较之计算与传输,存储的发展相对滞后,在很多情况下成为制约计算机性能提高的瓶颈.因而展开对存储系统性能的研究已成当务之急,而量化研究又是此研究领域的重要基础.基于对现阶段存储系统量化研究各种方法的优缺点考察的基础上,针对磁盘阵列这一较复杂的并行存储系统展开性能分析与评价.对于不同问题采用不同的研究方法,结合理论分析、测量、仿真等手段展开研究.构建了一种规模可扩展、结构可改变、性能可升级的磁盘阵列量化研究的实验平台,用于评价系统的性能、分析瓶颈、提出改进策略和验证改进效果.软件方面,实现了自动扫描和识别相关的设备、自动配置阵列的结构,并通过对阵列控制软件的内核模块化编程,实现了一种所见即所得的工作方式以提高测量和分析工作的效率.在对磁盘阵列的性能分析与改进研究工作中,提出一种Linux内核模块化的加权中断快速响应机制,通过修改中断门描述符截获加权中断,实现磁盘阵列系统中断的快速响应与处理.实验结果表明,改进的中断机制的中断响应速度为传统Linux中断机制响应速度的1.7倍,而中断处理的时间开销则减少为原来的47％-50％.复杂环境下细粒度(微秒/钠秒级)操作的提取与测量是量化研究的重要基础,但迄今为止很少有文献解决这一问题.针对复杂环境下微小时间量的提取与测量问题,设计了一套合理的测量方案,通过int软中断模拟将异步测量问题转化为同步测量问题,并通过对测量过程中所有外部干扰因素的排除,将测量对象从复杂环境中提取出来,实现了精确的测量.利用上述测量方法和技术,对磁盘阵列系统进行瓶颈分析.首先通过设计一种累积测量法,测量出处理一次主机请求所需要的阵列主处理器平均时间开销,以及RAID5级阵列下异或计算的开销;其次,通过对PCI和并行I/O模块的测量,分析出当前结构下阵列瓶颈存在于并行I/O功能模块,并给出了缓解I/O通道瓶颈的常用技术途径;然后利用disksim对磁盘阵列进行仿真,分析和预测不同阵列结构和配置所带来的系统瓶颈迁移,指出随着阵列并行磁盘串数增多,阵列瓶颈由I/O通道向PCI总线迁移.
阵列;性能评价;测量;仿真;瓶颈;I/O调度;分离总线事务
华中科技大学
博士
计算机系统结构
张江陵
2004
中文
TP333;TP391.9
115
2005-08-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）