Improving iSCSI Memory Cache Hit Through Prefetching to a Striped Disk

论文摘要

由于内存大小和访问速度的不均衡发展,存储系统面临着磁盘访问时间随磁盘大小而增长的难题。预取是已知的能减少由内存大小日益增长而造成差距的机制之一。通过预取,内存访问可以和CPU周期并行操作,从而隐藏了内存延迟,以便将下周期所需的数据准确地读取到处理器能更快存取的地点。当有数据更接近CPU时,能及时地节省大量的CPU周期,否则将要花费时间等待I/O请求。本文提出了一种基于iSCSI启动者的预取机制辅助调度iSCSI操作系统,其目的是从iSCSI目标者到带区磁盘iSCSI启动者上的页面预取及缓存。iSCSI驱动以读、写、查询形式做出系统调用,在取得实际请求数据块之后,带有该系统调用的预取者能够跟踪文件描述符和节点信息。考虑到请求块的信息,预取者可以做出近期内的存取预测,并在预取分析的帮助下推断出哪个进程的请求是连续的。预取分析进一步比较进程调度表信息,分析出一个良好的预取可能。在条带化磁盘iSCSI启动者上使用页面缓存技术,能有效利用带宽且实现高存取速度。由于并行存取,数据交叉分布到不同的分区中,条带化的磁盘有利于更快地访问。将远程页面预取到条带化iSCSI启动者时,预取者在当地启动器上有足够的页面来节省带宽。正因如此,启动者的页面请求大多是本地服务。该算法显示至少增加了15%的连续读取和高达10%的随机读取。此外,还观察到应用程序运行时间明显缩短。

论文目录

• ABSTRACT
• 摘要
• LIST OF FIGURES
• LIST OF TABLES
• CHAPTER 1:INTRODUCTION
• 1.1 HISTORY OF DATA STORAGE
• 1.2 STORAGE TECHNOLOGIES
• 1.2.1 DIRECTLY ATTACHED STORAGE
• 1.2.2 NETWORK ATTACHED STORAGE （NAS）
• 1.2.3 STORAGE AREA NETWORKS
• 1.3 OBJECTIVES OF THE STUDY
• 1.4 THESIS ORGANISATION
• CHAPTER 2:CACHING AND PRFETCHING
• 2.1 IMPACT OF MEMORY HIERARCHY ON STORAGE SYSTEM PERFORMANCE
• 2.2 CACHING
• 2.3 PREFETCHING
• 2.3.1 OVERVIEW OF PREFETCHING
• 2.3.2 APPLICATIONS OF PREFETCHING
• 2.3.3 PREFETCHING IN ISCSI SYSTEMS
• CHAPTER 3:STRIPING
• 3.1 OVERVIEW OF STRIPING
• CHAPTER 4:PROCESS SCHEDULING
• 4.1 OVERVIEW OF PROCESSES AND THREADS
• 4.2 PROCESSES
• 4.3 THREADS
• 4.4 THE LINUX 2.6 KERNEL SCHEDULER
• 4.4.1 RUNQUEUES
• 4.4.2 PRIORITY ARRAYS
• CHAPTER 5:PREFETCHING IN iSCSI
• 5.1 INTRODUCTION TO iSCSI
• 5.2 COMPONENTS OF ISCSI
• 5.2.1 ISCSI ADDRESSING AND NAMING
• 5.2.2 ISCSI SESSION MANAGEMENT
• 5.3 ISCSI READ AND WRITE PATHS
• 5.4 LEVELS OF PREFETCHING
• 5.5 ISCSI PREFETCHING
• 5.5.1 OVERVIEW OF ISCSI PREFETCHING
• 5.5.2 PREFETCHING EFFICIENCY AND POLLUTION
• 5.6 PREFETCH ANALYZER
• 5.7 PAGE REPLACEMENT
• CHAPTER 6:PERFORMANCE ANALYSIS OF iSCSI PREFETCHING
• 6.1 TEST PROCEDURE
• SUMMARY AND CONCLUSION
• REFERENCES
• ACKNOWLEDGEMENT