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Improving iSCSI Memory Cache Hit Through Prefetching to a Striped Disk

作　者: Nsabagwa Mary
导　师: 谭怀亮
学　校: 湖南大学
专　业: Computer Science and Technology
关键词: iSCSI启动者预取条带化磁盘操作系统调度缓存请求数据块
分类号: TP333.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

由于内存大小和访问速度的不均衡发展,存储系统面临着磁盘访问时间随磁盘大小而增长的难题。预取是已知的能减少由内存大小日益增长而造成差距的机制之一。通过预取,内存访问可以和CPU周期并行操作,从而隐藏了内存延迟,以便将下周期所需的数据准确地读取到处理器能更快存取的地点。当有数据更接近CPU时,能及时地节省大量的CPU周期,否则将要花费时间等待I/O请求。本文提出了一种基于iSCSI启动者的预取机制辅助调度iSCSI操作系统,其目的是从iSCSI目标者到带区磁盘iSCSI启动者上的页面预取及缓存。iSCSI驱动以读、写、查询形式做出系统调用,在取得实际请求数据块之后,带有该系统调用的预取者能够跟踪文件描述符和节点信息。考虑到请求块的信息,预取者可以做出近期内的存取预测,并在预取分析的帮助下推断出哪个进程的请求是连续的。预取分析进一步比较进程调度表信息,分析出一个良好的预取可能。在条带化磁盘iSCSI启动者上使用页面缓存技术,能有效利用带宽且实现高存取速度。由于并行存取,数据交叉分布到不同的分区中,条带化的磁盘有利于更快地访问。将远程页面预取到条带化iSCSI启动者时,预取者在当地启动器上有足够的页面来节省带宽。正因如此,启动者的页面请求大多是本地服务。该算法显示至少增加了15%的连续读取和高达10%的随机读取。此外,还观察到应用程序运行时间明显缩短。

全文目录

ABSTRACT  5-6
摘要  6-9
LIST OF FIGURES  9-10
LIST OF TABLES  10-11
CHAPTER 1:INTRODUCTION  11-18
  1.1 HISTORY OF DATA STORAGE  11-13
  1.2 STORAGE TECHNOLOGIES  13-16
    1.2.1 DIRECTLY ATTACHED STORAGE  13-14
    1.2.2 NETWORK ATTACHED STORAGE (NAS)  14-15
    1.2.3 STORAGE AREA NETWORKS  15-16
  1.3 OBJECTIVES OF THE STUDY  16-17
  1.4 THESIS ORGANISATION  17-18
CHAPTER 2:CACHING AND PRFETCHING  18-24
  2.1 IMPACT OF MEMORY HIERARCHY ON STORAGE SYSTEM PERFORMANCE  18-20
  2.2 CACHING  20-21
  2.3 PREFETCHING  21-24
    2.3.1 OVERVIEW OF PREFETCHING  21-22
    2.3.2 APPLICATIONS OF PREFETCHING  22-23
    2.3.3 PREFETCHING IN ISCSI SYSTEMS  23-24
CHAPTER 3:STRIPING  24-26
  3.1 OVERVIEW OF STRIPING  24-26
CHAPTER 4:PROCESS SCHEDULING  26-33
  4.1 OVERVIEW OF PROCESSES AND THREADS  26
  4.2 PROCESSES  26-27
  4.3 THREADS  27-28
  4.4 THE LINUX 2.6 KERNEL SCHEDULER  28-33
    4.4.1 RUNQUEUES  29-31
    4.4.2 PRIORITY ARRAYS  31-33
CHAPTER 5:PREFETCHING IN iSCSI  33-50
  5.1 INTRODUCTION TO iSCSI  33-35
  5.2 COMPONENTS OF ISCSI  35-37
    5.2.1 ISCSI ADDRESSING AND NAMING  36
    5.2.2 ISCSI SESSION MANAGEMENT  36-37
  5.3 ISCSI READ AND WRITE PATHS  37-38
  5.4 LEVELS OF PREFETCHING  38-40
  5.5 ISCSI PREFETCHING  40-44
    5.5.1 OVERVIEW OF ISCSI PREFETCHING  40-42
    5.5.2 PREFETCHING EFFICIENCY AND POLLUTION  42-44
  5.6 PREFETCH ANALYZER  44-49
  5.7 PAGE REPLACEMENT  49-50
CHAPTER 6:PERFORMANCE ANALYSIS OF iSCSI PREFETCHING  50-54
  6.1 TEST PROCEDURE  50-54
SUMMARY AND CONCLUSION  54-60
REFERENCES  60-67
ACKNOWLEDGEMENT  67

Improving iSCSI Memory Cache Hit Through Prefetching to a Striped Disk

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