[發明專利]并行文件系統中支持元數據I/O服務質量的性能需求描述和轉換方法

有效

• 申請號: 201310156737.8
• 申請日: 2013-04-28
• 公開（公告）號: CN103226607B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 肖利民;謝柯;李秀橋;霍志勝;阮利
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30
• 代理公司: 北京金恒聯合知識產權代理事務所11324
• 代理人: 李強

1.一種并行文件系統中支持元數據I/O服務質量的性能需求描述和轉換方法，通過兩層的描述和轉換，將上層負載級別的性能需求轉換成了下層文件系統可理解的細粒度的性能需求指標，其特征在于：該方法包括以下步驟：

步驟一，客戶端將負載的性能需求描述以及負載執行的歷史信息每隔一定的時間段發送給控制器；

步驟二，控制器收集并且匯總收到的不同負載的性能需求以及執行情況信息，產生下一個階段的平均時延需求和下一階段的服務時間需求，并且將這些需求信息發送給客戶端；

步驟三，客戶端收到下一個階段的平均時延需求以及下一階段的服務時間需求信息；客戶端通過對負載的元數據操作進行分析獲得其子操作信息，并根據下一階段的平均時延目標進一步產生子操作對應的時延需求。

2.根據權利要求1所述的一種并行文件系統中支持元數據I/O服務質量的性能需求描述和轉換方法，其特征在于：步驟一中對于負載的性能需求描述采用負載執行過程中單位時間內平均完成操作的個數R和負載執行過程中所有操作的平均時延D作為負載的性能指標，同時使用負載標示符W區分不同的負載，使用優先級P表明不同負載的優先級，從而使一個負載的元數據I/O性能需求描述可以通過一個四元組<W，R，D，P>來唯一標示出來。

3.根據權利要求1所述的一種并行文件系統中支持元數據I/O服務質量的性能需求描述和轉換方法，其特征在于：步驟二中控制器接收到客戶端發送的負載性能需求信息和歷史執行信息，控制器根據負載編號以及客戶端編號，匯總屬于同一負載的歷史執行信息得到屬于該負載的到目前為止已經完成的請求個數ReqNum、平均時延AverageD、平均吞吐量AverageR，負載編號W，同時將負載的性能需求信息存儲起來，其中平均時延控制器以及服務時間控制器根據負載的性能需求目標以及歷史執行信息計算出該負載下一個階段的平均時延目標以及下一階段的服務時間目標，

其中對于下一個階段平均時延目標的確定過程如下：

(1)控制器每隔Tp時間間隔匯總一次客戶端發來的負載的信息，其中包括所有活躍負載W_i的到目前為止已經完成的請求個數ReqNum_i、平均時延AverageD_i、平均吞吐量AverageR_i，同時包括負載W_i的性能需求描述<W_i，R_i，D_i，P_i>，

(2)為所有的負載分配下一階段平均時延，分兩種情況：

(a)如果第一次接受到負載Wi的信息，即負載Wi剛開始運行，那么NextD_i＝D_i；

(b)根據能否通過調整下一階段平均時延使負載的平均時延達到Di，即按照Delta＝(AverageR_i+ReqNum_i)×D_i-ReqNum_i×AverageD_i的取值，分為兩種情況：

(b1)如果能夠使平均時延達到D_i，即Delta>0，那么下一階段平均時延

(b2)如果不能夠使平均時延達到D_i，即Delta<0，將下一階段的平均時延目標定為預先設定的一個較小的值MinorTime，

(3)將轉化好的負載的下一階段平均時延發送給客戶端，

(4)如果所有的負載都執行完畢，則結束，否則的話，繼續執行步驟(1)，

對于下一階段服務時間的轉化的過程如下：

控制器每隔Tp時間間隔匯總一次客戶端發來的負載的信息，其中包括所有活躍負載W_i的到目前為止已經完成的請求個數ReqNum_i、平均時延AvergeD_i、平均吞吐量AverageR_i，同時包括負載W_i的性能需求描述<W_i，R_i，D_i，P_i>，

對所有正在執行的負載預分配下一階段的服務時間NextServiceT，如果負載W_i剛開始執行或者負載上一階段的服務時間ServiceT_i為0的情況，那么否則的話根據上一階段的服務時間ServiceT_i進行調整，得到

重新調整分配給各個負載的下一階段的服務時間NextServiceT，按照分三種情況：

(a)如果Delta＝0，說明為不同負載分配的時間恰好占滿Tp的時間間隔，無需調整各負載的NextServiceT；

(b)如果Delta>0，說明與分配給各個負載的服務時間超過了時間間隔Tp，按照負載性能需求描述中的優先級從低到高的順序，減少分配的服務時間，直到為所有負載分配的服務時間的總和等于Tp，即Delta＝0；

(c)如果Delta<0，說明時間間隔Tp中仍有未分配的時間份額，那么將該時間份額按照不同負載的性能需求描述中R所占的比例分別分配給所有的負載，

將調整好的各個負載的下一階段的服務時間NextServiceT發送給各個客戶端，同時將為各個負載的NextServiceT保存在ServiceT中，

如果所有的負載都執行完畢，則結束，否則的話，繼續執行步驟(1)。

4.根據權利要求1所述的一種并行文件系統中支持元數據I/O服務質量的性能需求描述和轉換方法，其特征在于：步驟三中客戶端將負載中的元數據I/O操作經過分析獲得操作的子操作信息，子操作信息可以包括子操作的個數、子操作對應的數據量，子操作時延控制器進一步將收到的下一階段的操作平均時延目標轉換成不同子操作對應的時延目標，

確定子操作時延目標的過程如下:

(1)分析獲得子操作的操作種類以及子操縱的編號j，以及該種類操作對應子操作個數m；

(2)確定子操作的時延目標，分為兩種情況：

(a)如果該子操作是操作i的第一個子操作，那么該子操作的時延目標設為

(b)如果不是操作i的第一個子操作，那么需要獲得該操作i的已經完成的子操作花費的時間，由于已經完成的子操作花費的時間可能大于該操作的時延目標Di，因此需要分兩種情況：

(b1)如果已經完成的子操作花費的時間小于該操作的時延目標Di，那么該子操作的時延目標可以設為其中t_ij表示操作i第j個子操作實際花費的時間；

(b2)如果已經完成的子操作花費的時間大于等于該操作的時延目標Di，也就是說該操作的時延必定會大于Di，我們將后續的子操作的時延目標設為預先設定好的較小的值MinorTime。