[发明专利]一种存储系统IO处理路径动态跟踪实现优化系统性能的方法

权利要求书

1.一种存储系统IO处理路径动态跟踪实现优化系统性能的方法，其特征在 于，应用服务器通过网络对存储系统发送读写请求，对于每次设备中的IO请求进 行跟踪，在存储系统处理请求的过程中引入IO请求检查机制，为每个过程模块设 置IO处理标识，计算每个处理结点的响应时间，通过公式计算整个IO请求的总 处理时间并通过日志形式进行记录，通过日志中显示的处理IO请求的时间进行正 确定位错误并进行改进；步骤如下：

(1)IO请求处理流程：

1)对于存储系统，客户端的IO请求首先由网络接口卡NIC读入，然后从主 机IO总线发送到相应的设备驱动程序，设备驱动程序再把它传送到存储系统，然 后，由客户IO程序处理该请求；

2)针对处理IO请求的过程，建立一个闭合排队网络模型：客户端对存储系 统的读写请求，通过网络传输到远端的存储系统，存储系统在接收到数据包之后， 解析出原数据以及命令，将请求通过设备驱动程序对存储设备完成具体的读写操 作，最后将相应信息再反馈给客户端；

3)基于此设计一个闭合排队网络模型，将IO处理流程中的环节抽象为一个 个服务节点，其中客户端和存储系统抽象为CPU服务节点C，网卡抽象为网卡服 务节点N，CPU服务节点负责处理本地的应用程序和数据，网卡服务节点通过网卡 向网络中发送或接收数据，网络传输节点R通过网络传输数据，磁盘IO节点负责 对磁盘D进行读写操作；

4)在存储系统内部处理IO请求的流程；

(2)IO请求进入系统环境队列等待处理：

a)当IO请求到达存储系统时，它被放在系统环境的队列中，系统环境由存储 系统内核和一些进程组成，这些进程为所有的系统功能提供资源调度，系统功能 包括应用处理、通信及IO调度，争用资源的进程数量和资源本身的性能决定着系 统的总体性能，包括IO请求的服务；

b)IO请求的检验：当资源满足处理IO请求的需要时，文件系统将接管这个 请求，并进行创建一个文件或者写入新的数据；

c)执行IO请求命令：一旦检验完毕，文件系统就决定将这个文件放在目标设 备的哪个地方，在存储系统中，这个目标设备是实际物理设备或者是虚拟逻辑设 备；但在文件系统看来，它们是一回事，虽然文件系统不直接与设备打交道，但 它维护磁盘上所有数据的一个完整的映射，包括虚拟设备，文件系统利用这个 映射发现自由空间以存储文件，然后，将应用对文件的源请求转化为磁盘块级的 IO操作，当应用向文件存放新的数据时，文件系统将新数据转化为该文件中特定 的一些块；

d)返回IO请求并创建IO信息：在IO请求离开文件系统之前，文件系统建立 相应的元数据，用以描述该文件，它包括确定文件的访问权限、提供用于系统和 存储管理的信息，显示了对文件系统发出的文件请求，文件系统不仅将应用中的 文件请求转变为块IO操作，也将位置信息和元数据加入这个请求中；

(3)IO路径监控流程与设计：

1)时间函数的设计：IO请求路径动态跟踪，是通过记录每个处理节点完成 时间来体现，此函数处理流程如下：

a)客户端发起IO请求时，为IO请求添加跟踪标识；

b)输出每个节点起始和终止处理信号；

c)根据处理信号记录当前系统时间；

d)获取当前系统信息，包括CPU，内存，网卡信息；

e)记录每个节点处理IO请求的时间、系统当前信息，并将此数据导出到一 个文件；

f)函数处理流程通过；

2)IO请求跟踪流程：通过对整个架构系统处理IO流程的分析，清楚了解每 次IO请求的处理路径，由此定义跟踪流程如下：

a)在客户端运行时间函数，当客户端提出IO请求时，通过函数添加跟踪标 识，获取处理时间Tc1；

b)客户端通过内部应用程序发送IO请求，通过客户端的网卡向外发送请求， 请求发送完毕得到处理时间Tc2；

c)IO请求通过网络路由或者交换机进行转发，转发处理完成获取在交换机节 点内部处理时间Tsw；

d)在存储端接收到客户端发送的IO请求时通过关联数组记录处理IO请求的 处理时间Tsr1；

e)对原数据进行解析，得出原数据以及请求命令；

f)根据命令中的请求驱动标识查找请求的设备；

g)通过跟踪标识的数组记录查找设备处理时间Tsr2；

h)根据命令处理原数据；

i)通过跟踪标识的数组记录处理原数据处理时间Tsr3；

j)IO请求离开后，文件系统建立元数据，用以描述此文件权限相关信息；

k)通过跟踪标识的关联数组记录元数据创建处理时间Tsr4；

l)通过时间函数得到一组处理时间，系统资源数据并导入到一个文件；

m)通过对记录的相关数据的分析生成处理时间曲线；

n)根据曲线，清晰查看每次IO请求的处理情况，当IO请求在很长一段时 间没有结束，则认为此IO请求遇到阻塞，系统达到瓶颈，进而快速定位问题。