半虚拟化框架Virtio下的实时网络I/O请求门控机制

响应时间是服务等级目标(Service Level Objective,SLO)的一个重要性能指标,与资源的使用量有关。资源充足可以保证请求的正常执行,响应时间短;资源不足,请求需要等待资源,响应时间长。在云计算虚拟化环境下,控制资源的访问既有对整体资源的控制,也有对CPU、网络带宽等单个资源的控制,但是目前很少有通过对网络I/O请求的直接控制来保证响应时间。为了获得更好的性能,虚拟化技术大多采用半虚拟化框架Virtio。网络I/O请求通过Virtio共享通道进行传输,使得在Virtio设立网络I/O请求的门控机制成为可能。文中利用双端聚合方法(Two-end Aggregation Method,TAM),提出实时网络I/O请求门控机制(Gating Mechanism for Real-time Network I/O Requests,GMRNR),通过控制网络I/O请求经过Virtio的时刻,保证各类请求的响应时间。GMRNR设立在Virtio前端virtio-net模块中,将请求按照其响应时间指标分级,采用计时器和聚合队列长度来控制不同级别请求经过Virtio的时刻和聚合频率,保证请求的响应时间。实验测试表明:GMRNR能够区分网络I/O请求优先级,在资源充足时,使得不同等级的网络I/O请求在各自要求的时间内完成;在资源不充足时,能优先保证高优先级的网络I/O请求的响应时间。同时,GMRNR具有较高的资源利用效率。     

IP存储广域网的I/O响应时间分析

以往对网络存储系统的性能分析大都集中在定性研究,定量分析模型很少。在分析基于iSCSI协议的IP存储广域网(IP-SWAN)的数据传输流程的基础上,建立了该系统的Petri网模型。利用Petri网模型的特点,在理论上计算了IP-SWAN系统的I/O响应时间,并分析了各参数对系统性能的影响,提出了改进IP-SWAN系统性能的方法。     

使用聚集I/O传输的方法提高网络存储系统的性能

网络存储技术为存储系统提供了更高的扩展性、可用性以及更好的灵活性,并且已经广泛应用到各种领域．但小I／O严重影响网络存储系统的性能,现有的一些方法缺少理论模型．通过排队理论建立聚集I／O传输的数学模型,然后在典型的IP网络存储(NAS)系统中,分别在NAS存储设备和客户两端设计了聚集模块,称之为CFS(chunk file system),实现双向聚集I／O．最后对CFS进行了实验,结果和理论分析基本吻合,说明聚集I／O传输能够改善网络存储整体性能．     

网络存储I/O流水机制研究

将I／O请求处理划分为多个阶段，为流水线技术引入网络存储提供了新思路．同时，I／O请求处理的各阶段必定通过缓存（内存）来传递或处理数据．I／O请求处理除了直通方式外，大部分依赖存储转发方式（例如对I／O命令的聚散、排队操作等），存储转发的方式下的网络存储I／O流水线具有一些新的特点厦其自身特有的制约因素．探讨I／O流水机制，对提高网络存储系统整体性能，具有一定的指导及实践意义．     

事务处理环境下的磁盘阵列响应时间分析

建立事务处理环境下磁盘阵列的磁盘服务排队模型,计算分析I／O响应时间及最在吞吐量。     

基于SAN系统数据密集型程序的性能分析

数据密集型应用如多媒体、数据库等等的大规模发展对存储系统提出更高的要求．与之相适应的是以SAN为代表的存储网络改变了存储系统完全依赖于主机的模式，整体上提高了存储系统性能、可用性、可扩展性．本文在研究整个SAN存储系统结构的基础上，通过分析和估计SAN系统的各个部分性能，结合数据密集型程序的I／O统计特性，估计各种I／O请求的平均响应时间，说明在SAN系统平台上I／O密集型程序的设计要求，为进一步开发大规模存储网络管理和应用软件打下基础．     

网络存储环境下的I／O负载

网络存储改变主机系统与存储设备间的连接关系，利用存储设备的计算能力直接向网络用户提供存储服务。这种结构的改变使系统存储处理模式相应发生变化，导致存储设备 I／O负载特征发生变化。本文提出存储系统负载不仅与应用环境相关，还与系统存储处理模式相关的观点，并据此分析了传统存储系统和网络存储系统的I／O负载特征。     

I/O新技术──智能I/O

本文综述智能I／O技术的现状与趋势，同时简要介绍智能I／O技术。     

合成Trace及其I／O请求产生器的设计与实现

本文讨论了一种用于测试、仿真和评价外存储子系统的合成Ｔｒａｃｅ及其Ｉ／Ｏ请求产生器的设计与实现。从分析Ｉ／Ｏ负载特性着手设计合成Ｔｒａｃｅ，用双时钟方法实现Ｉ／Ｏ请求产生定时和Ｉ／Ｏ响应计时，给出了对固态盘－光盘子系统的实测结果。     

附网存储体系中的I/O性能分析

附网存储是目前网络存储设备发展的新趋势。文章以附网存储体系结构的研究为背景，针对系统中设备的I／O性能进行了分析，根据建立排除论理论模型，定量在分析出了有关影响性能的主要参数，并导出了相关性能公式，通过对分析结果的计算检验，在数学理论的角度揭示了造成性能差异的原因。     

Response Time Driven Scheduling for Programmable Logic Controllers with Network-Based I/O Systems

This paper introduces a scheduling method for a programmable logic controller (PLC) working under a multi-tasking, multi-processor and network-based I/O subsystem environment. We construct a generic architectural and behavioral model of a PLC and extract precise timing constraints. A heuristic algorithm is developed to satisfy the two objectives, timing constraints and low resource occupation at the same time. A synchronization scheme between program execution and data transmission is also developed, which enables the developed algorithm to accommodate multi-processor PLCs. We analyze the performance and implement the proposed method to demonstrate feasibility.     

排队论在计算机存储系统性能中的应用和分析

I/O响应时间是衡量存储系统性能的重要指标。本文基于使用光纤通道磁盘阵列构建的存储区域网环境,利用排队论分析了不同预取策略对磁盘阵列I/O响应时间的影响,提出改进存储系统性能的方法。     

网络磁盘阵列中的底层I／O策略研究

本文基于网络磁盘阵列的工作特征，提出了一种标记命令排队策略。该策略通过跟踪网络磁盘阵列所接收的多个网络用户的请求，按这些请求的数据的逻辑地址进行排队，使 得系统的性能得到改善。理论分析和测试结果表明，这一策略使磁盘的磁头臂按一定的规律移动，降低了磁盘的I／O时间，缩短了I／／O平均响应时间，提高了系统的整体性
性能。     

I/O performance of an RAID-10 style parallel file system

Without any additional cost, all the disks on the nodes of a cluster can be connected together through CEFT-PVFS, an RAID-10 style parallel file system, to provide a multi-GB/s parallel I/O performance.I/O response time is one of the most important measures of quality of service for a client. When multiple clients submit data-intensive jobs at the same time, the response time experienced by the user is an indicator of the power of the cluster. In this paper, a queuing model is used to analyze in detail the average response time when multiple clients access CEFT-PVFS. The results reveal that response time is with a function of several operational parameters. The results show that I/O response time decreases with the increases in I/O buffer hit rate for read requests, write buffer size for write requests and the number of server nodes in the parallel file system, while the higher the I/O requests arrival rate, the longer the I/O response time. On the other hand, the collective power of a large cluster supported by CEFT-PVFS is shown to be able to sustain a steady and stable I/O response time for a relatively large range of the request arrival rate.     

不同负载分布下磁盘阵列响应时间分析

计算分析了磁盘阵列在不同负载分布下的响应时间和最大吞吐量,以及它们与请示到达率和构成盘阵列系统的盘数、通道数传率等诸因素的关系,在相同应用环境下,构成盘阵列的驱动器数目越多,则I/O响应时间越短、系统吞吐量大,I/O请示中读请示概率大或概率大,则响应时间短。