SMP服务器外存数据预取软件的研究与实现

admin · 发表于 2023-10-7 08:58:54

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现代计算机系统中最严重的不平衡来自处理器与I/O之间日益扩大的性能差距。磁盘数据访问延迟已经成为影响计算机系统I/O性能的最重要的瓶颈。数据预取可以有效地实现I/O的并行化，减少系统访存延迟，是提升系统I/O性能的一种重要技术。 Linux支持对顺序文件访问的预读，但是，作为一个通用的操作系统，随着Linux的广泛应用和在越来越多样化的负载环境中运行，它的预读算法遇到了很多挑战。本文设计和实现了一个基于外存数据访问模式的预测算法，不仅可以识别顺序读的访问模式，对于逆序读，跳步读和交叉读等具有某些特征的I/O访问模式都具有很好的识别能力。在此预测模型基础上实现的一个外存数据预取软件，能有效地实现对外存数据的预测和预读，能在一定程度上提高了系统I/O的性能。本论文的研究内容属于国家信息领域重大项目“高端容错服务器研制及关键技术研究”中的子课题“高端容错服务器文件预取”。论文首先对课题研究的背景和意义，外存数据预取技术的历史发展和未来趋势作了简要的介绍。然后对实现面向SMP服务器的外存数据预取软件所需的相关技术做了详细的分析和对比。接着，在研究了大量的应用程序访存行为的基础上，提出了一种外存数据访问模式的分类方法，同时，结合一些典型的预测模型的特点，设计和实现了一个基于外存数据访问模式的预测模型，并且基于该模型，设计和实现了一个外存数据预取软件。最后，对该预取软件进行了详细的测试和分析，测试结果证明该数据预取软件可以有效地实现对外存数据的预测和预取，可以在一定程度上提升系统的I/O性能。

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