专利名称：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
技术领域：
本发明涉及计算机存储系统io路径跟踪领域，具体涉及一种适用于网络存储
系统10处理跟踪，通过对10响应时间的分析确认系统瓶颈已达到优化系统性能
的技术。
背景技术：
随着网络应用的高速发展，存储系统往往同时处理大量的IO请求，无论是采
用同步抑或异步的处理方式，由于受到硬件资源以及软件自身性能的限制，在系
统处理IO请求的过程中会有很长一部分时间处于等待响应阶段，大量没有及时处
理的io请求就会导致系统处理阻塞，进而形成系统性能瓶颈。
对于存储系统的开发来说，性能测试是一个极其重要的测试阶段，通常存储系 统的性能测试采用大量数据同时读写的方式，通过频繁的向系统执行读写操作来 验证系统处理请求的能力，进而评判系统性能。而在性能测试阶段，由于频繁读 写造成的系统瓶颈是非常常见的错误，为了尽快解决问题，及时定位系统瓶颈就 显得尤为重要。
针对这一问题，本发明设计一种系统10路径跟踪机制，从10请求传递到系统 开始就对其进行监控跟踪，通过计算每次处理时间来定位10瓶颈问题，从而及时
解决问题，提高系统性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种存储系统10处理路径动态跟踪以达到优化系统性能
的方法。
本发明的目的是按以下方式实现的，存储系统性能的主要衡量因素有10吞吐
量以及系统处理10的响应时间10的响应时间是指用户从输入信息到系统完成任
务给出处理时间，10的吞吐量是整个系统在单位时间内完成的任务量，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10请求检査机制，为每个过程模块设置10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10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； .
本发明的有益效果是:縮短某一用户或服务的响应时间，分配给它更多的资源， 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。
图l是闭合排队网络模型图； 图2是处理时间曲线图。
具体实施例方式
参照附图对本发明的存储系统10处理路径动态跟踪以达到优化系统性能的方 法作进一步说明。优化系统性能步骤如下 10请求处理流程
1) 在通常的存储系统来说，客户端的IO请求首先由网络接口卡(NIC)读入， 然后从主机10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) 针对这一处理10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(如图1)，可以将10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可以抽象为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10节点负责对磁盘(D)进行读写操作。
4) 在存储系统内部处理10请求的流程
a) a)10请求进入系统环境队列等待处理当10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I0调度等。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) I0请求的检验当资源满足处理10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，这个目标设备可以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I0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10请求并创建10信息在10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。 5) IO路径监控流程与设计
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10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
IO请求跟踪流程通过对整个架构系统处理10流程的分析，可以清楚了解 每次10请求的处理路径，由此可以定义跟踪流程如下
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Tcl;
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吋间Tc2;
c) 10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Tsrl;
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)I0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(如附图2示例) n)根据曲线，可以清晰査看每次10请求的处理情况，当IO请求在很长一段时
间都没有结束，则可以认为此10请求遇到阻塞，系统达到瓶颈，进而可以快速定
位问题。
权利要求
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。
全文摘要
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。
文档编号H04L29/08GK101616174SQ20091001711
公开日2009年12月30日 申请日期2009年7月9日 优先权日2009年7月9日
发明者温砚书 申请人:浪潮电子信息产业股份有限公司