[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

摘要

本发明提供一种存储系统IO处理路径动态跟踪实现优化系统性能的方法，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；根据应用要求和存储系统具体运行环境和状态进行性能优化调整，通过改变各个用户和服务程序所分配的系统资源，充分发挥系统能力，用尽量少的资源满足用户要求，达到为更多用户服务的目的。

主权项

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)对于通常的存储系统，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，最后将相应信息在反馈给客户端；3)基于此设计一个闭合排队网络模型，将IO处理流程中的主要环节抽象为一个个服务节点，其中客户端和存储系统段抽象为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等一些列检验；c)执行IO请求命令：一旦这些检验完毕，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等。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：所谓的IO请求路径动态跟踪，主要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，网卡等信息；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)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等相关信息；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。