一种面向云计算环境的两级磁盘调度方法

摘要

一种面向云计算环境的两级磁盘调度方法，属于计算机存储技术领域，降低现有两级磁盘调度方法中存在的两级磁盘调度不协调问题。本发明包括初始化步骤、监测步骤、预测步骤和决策步骤。监测步骤实时监测反映I/O请求合并状态的信息，并将这些信息提供给决策步骤判断上游调度是否处于“过度合并”和“合并不足”状态。监测步骤和决策步骤相互配合形成反馈控制，降低现有两级磁盘调度方法中存在的两级磁盘调度不协调问题，减少驱动域磁盘调度因为虚拟机中磁盘调度出现“过度合并”或者“合并不足”而带来的对I/O请求合并的不良影响，从而提升云计算系统的整体存储性能。

主权项

一种面向云计算环境的两级磁盘调度方法，包括初始化步骤、监测步骤、预测步骤和决策步骤：(1)初始化步骤包括下述子步骤：(1.1)设置参数值：设置采集间隔T，T为0.5秒～10秒；设置合并率最大限定值P_max和合并率平均限定值P_ave，P_max为0.4～0.6，P_ave为0～0.2；设置合并中止率标准值σ_std，σ_std为0.05～0.1；设置上游调度到达I/O请求的大小b为8块～20块，每块512字节；设置第一级合并限制值α的变化步长u₁＝4～11；设置α的取值范围为[a₁，a₁+(n₁‑1)×u₁]，其中，α的取值范围下限a₁为8～22，α增长的最大步数n₁为符号表示对C求整数上限；设置α的调整范围上限α_max和调整范围下限α_min；α_max为88～110，α_min为23～44；设置潜在I/O请求的大小δ的变化步长u₂＝4～11；设置δ的取值范围为[a₂,a₂+(n₂‑1)×u₂]，其中，δ的取值范围的下限a₂为8～22，δ变化的最大步数n₂为(1.2)创建二维预测表二维索引表和一维索引表二维预测表的第一维为第二维为α对应的观测请求大小φ，表项为M_i，j，i＝1～n₁，j＝1～512；二维索引表的第一维为第二维为其值为α对应φ的序号，表项为Q_i，k，i＝1～n₁，k＝1～n₂；一维索引表的第一维为表项为L_i，i＝1～n₁；符号表示对C求整数下限；将上述各表的表项全部清零；(1.3)置i＝0，j＝0；(1.4)判断是否a₂+(n₂‑1)×u₂<512，是则转子步骤(1.5)，否则转子步骤(1.15)；(1.5)判断是否i<n₁，是则转子步骤(1.6)，否则转子步骤(1.15)；(1.6)判断是否k<n₂，是则转子步骤(1.7)，否则转子步骤(1.14)；(1.7)置α＝a₁+i×u₁；(1.8)置δ＝a₂+k×u₂，计算潜在合并率p：p＝1‑b/δ；(1.9)计算观测合并率m：m＝1‑(1‑p)/(1‑p^α)；(1.10)计算观测请求大小φ：判断是否φ<512，是则转子步骤(1.11)，否则转子步骤(1.15)；(1.11)置j＝φ，置M_i，j＝δ，置Q_i，k＝φ，置L_j＝L_i+1；(1.12)置k＝k+1，转子步骤(1.6)；(1.13)置i＝i+1，转子步骤(1.5)；(1.14)初始化步骤结束，启动步骤(2)和步骤(4)；(1.15)异常退出；(2)监测步骤，包括下述子步骤：(2.1)设置当前时刻t＝0；(2.2)统计上游调度发出I/O请求的数量A；统计上游调度发出I/O请求大小的最大值B₁与累加值B₂；统计上游调度的合并中止信号数量B₃；(2.3)获取时间增量Δ，置t＝t+Δ，判断是否t≥T，是则转子步骤(2.4)，否则转子步骤(2.2)；(2.4)计算每秒上游调度发出I/O请求的数量S＝A/T；计算上游调度发出I/O请求大小的平均值B₄＝B₂/A；计算上游调度发出I/O请求中合并中止信号的频率B₅＝B₃/T；(2.5)置观测请求大小的最大值φ₁＝B₁，置观测请求大小的平均值φ₂＝B₄，转预测步骤(3)；(2.6)判断是否返回异常标记，是则转子步骤(2.8)，否则转子步骤(2.7)；(2.7)置上游调度发出I/O请求合并中止信号的频率ρ＝B₅；进行子步骤(2.8)；(2.8)置A＝0，B₁＝0，B₂＝0，B₃＝0，转子步骤(2.1)；(3)预测步骤，包括下述子步骤：(3.1)判断是否成功获取φ₁和φ₂，是则转子步骤(3.2)，否则转子步骤(3.15)；(3.2)判断是否α<a₁，是则转子步骤(3.3)，否则转子步骤(3.4)；(3.3)置α＝a₁；(3.4)判断是否α>a₁+(n₁‑1)×u₁，是则转子步骤(3.5)，否则转子步骤(3.6)；(3.5)置α＝a₁+(n₁‑1)×u₁；(3.6)置计数器q＝0，(3.7)置k＝q，判断是否φ₁>Q_i，k且q<L_i，是则转子步骤(3.8)，否则转子步骤(3.9)；(3.8)置q＝q+1，转子步骤(3.7)；(3.9)判断是否q≥L_i，是则转子步骤(3.15)，否则转子步骤(3.10)；(3.10)置j＝Q_i，q，置潜在请求大小的最大量预测值δ_max＝M_i，j，置q＝0；(3.11)置k＝q，判断是否φ₂>Q_i，k且q<L_i，是则转子步骤(3.12)，否则转子步骤(3.13)；(3.12)设置q＝q+1，转子步骤(3.11)；(3.13)判断是否q≥L_i，是则转子步骤(3.15)，否则转子步骤(3.14)；(3.14)置潜在请求大小的平均量预测值δ_ave＝M_i，j；预测成功，返回子步骤(2.6)；(3.15)置异常标记，返回子步骤(2.6)；(4)决策步骤，包括下述子步骤：(4.1)判断δ_max和δ_ave是否变化，是则转子步骤(4.3)，否则转子步骤(4.2)；(4.2)等待2～10ms，转子步骤(4.1)；(4.3)判断ρ和S是否变化，是则转子步骤(4.5)，否则转子步骤(4.4)；(4.4)等待2～10ms，转子步骤(4.3)；(4.5)计算合并中止率σ＝ρ/S；(4.6)判断是否P_max>(δ_max‑α)/δ_max且P_ave>(δ_ave‑α)/δ_ave，是则转子步骤(4.7)，否则转子步骤(4.10)；(4.7)判断是否σ≤σ_std，是则上游调度处于“过度合并”状态，转子步骤(4.8)，否则转子步骤(4.10)；(4.8)判断是否α<α_min+u₁，是则转子步骤(4.1)，否则进行子步骤(4.9)；(4.9)置α＝α–u₁，转子步骤(4.1)；(4.10)判断是否P_max<(δ_max‑α)/δ_max且σ>σ_std，是则上游调度处于“合并不足”状态，转子步骤(4.12)，否则转子步骤(4.11)；(4.11)判断是否P_ave<(δ_ave‑α)/δ_ave且σ>σ_std，是则上游调度处于“合并不足”状态，转子步骤(4.12)，否则转子步骤(4.1)；(4.12)判断是否α>α_max‑u₁，是则转子步骤(4.1)，否则转子步骤(4.13)；(4.13)置α＝α+u₁，转子步骤(4.1)。