[发明专利]一种基于计算平台缓存状态感知的随机I/O调度方法

权利要求书

1.一种基于计算平台缓存状态感知的随机I/O调度方法，其特征在于：所述的方法包括步骤如下：

S1：根据平台缓存的已用状态以及基于应用的概率模型得到的当前应用负载情况，计算得到缓存用完的概率；

S2：根据最大化系统效率与最小化应用延迟设置启发式策略，得到应用请求的I/O队列；

S3：将当前缓存状态下的缓存用完概率与应用请求的I/O队列相结合，从而得到基于概率的I/O请求队列；

S4：根据基于概率的I/O请求队列访问存储系统。

2.根据权利要求1所述的基于计算平台缓存状态感知的随机I/O调度方法，其特征在于：在步骤S1之前，先定义系统平台模型，具体在高性能计算平台的计算子系统与存储子系统之间加入一层高速缓存系统，从而构成新型的平台体系结构。

3.根据权利要求2所述的基于计算平台缓存状态感知的随机I/O调度方法，其特征在于：步骤S1，所述的应用的概率模型的定义如下：

对于应用A_i存在重复周期的运行模式，每一个周期D_i包括计算阶段所占时长C_i与I/O阶段所占时长IO_i，即D_i＝C_i+IO_i；在I/O阶段应用得到的最大带宽为b_i，因此应用的周期模型可表示为A_i(C_i，IO_i，b_i)；所述的应用在一个周期内I/O所占的比例为因此应用的概率模型表示为A_i(p_i，b_i)。

4.根据权利要求3所述的基于计算平台缓存状态感知的随机I/O调度方法，其特征在于：步骤S1，所述的当前应用负载情况等于t时刻进行I/O的所有应用负载之和，即IO_instant＝∑_i∈A(t)b_i，其中，A(t)表示t时刻所有运行的应用；

由于应用的I/O具有概率性，通过启发式迭代方法得到系统的瞬时负载分布Dist(k)＝Pr(∑_ib_iX_i＝k)，其中，X_i为应用A_i(p_i，b_i)执行I/O的随机变量，具体步骤为：

1)初始化Dist(k)数组，数组长度为∑_ib_i，Dist(0)＝1，Dist(k！＝0)＝0；

2)对应每一个应用，在每一个k值上，对Dist(k)更新，更新规则如下：

当k≥b_i时，Dist(k)＝(1-p_i)Dist(k)+p_iDist(k-b_i)

当kb_i时，Dist(k)＝(1-p_i)Dist(k)。

5.根据权利要求4所述的基于计算平台缓存状态感知的随机I/O调度方法，其特征在于：缓存在当前负载的情况下，所述的缓存用完的概率表达式如下：

P_j，S＝Dist(k≥S-j+B)

其中，j表示当前缓存使用状态，jS；B表示并行文件系统的聚合带宽；S表示高速缓存系统容量。

6.根据权利要求5所述的基于计算平台缓存状态感知的随机I/O调度方法，其特征在于：所述的最大化系统效率的表达式如下：

其中，表示应用效率，为当前时刻所完成的计算量，其表示如下：

式中，n_i(t)表示t时刻完成的周期数；r_i表示应用A_i(C_i，IO_i，b_i)的启动时间。