[發(fā)明專利]一種多樣化QoS約束的多速磁盤調(diào)度方法

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• 申請日: 2018-11-23
• 公開（公告）號: CN109614038A
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 游新冬;呂學(xué)強(qiáng);董志安
• 申請（專利權(quán)）人: 北京信息科技大學(xué)
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06;G06F9/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種多樣化QoS約束的多速磁盤調(diào)度方法，根據(jù)不同的用戶QoS要求，執(zhí)行不同的調(diào)度算法；不同的調(diào)度算法分別對應(yīng)為：基于時(shí)間優(yōu)先的磁盤調(diào)度算法、基于代價(jià)優(yōu)先的磁盤調(diào)度算法和基于效益函數(shù)的磁盤調(diào)度方法。本發(fā)明提供的多樣化QoS約束的多速磁盤調(diào)度方法，包含了三種調(diào)度算法：基于時(shí)間優(yōu)先的調(diào)度算法TPDS、基于代價(jià)優(yōu)先的調(diào)度算法CPDS和基于效益函數(shù)的調(diào)度算法BFDS，具備多樣化QoS約束的調(diào)度能力，能夠在滿足用戶多樣的服務(wù)質(zhì)量要求的前提下，通過調(diào)度不同運(yùn)行模式的磁盤進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，最大程度地降低系統(tǒng)的能耗，可以很好地滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多樣化QoS約束的多速磁盤調(diào)度方法。

背景技術(shù)

云計(jì)算模式之所以能夠越來越多地應(yīng)用，很大一部分原因在于企業(yè)在為用戶提供透明的計(jì)算和存儲服務(wù)的同時(shí)，滿足了用戶的多樣化的QoS要求。

QoS是Quality of Service的簡稱，服務(wù)質(zhì)量的意思。QoS的詞匯來源于網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)，指一個(gè)網(wǎng)絡(luò)能夠利用各種基礎(chǔ)技術(shù)，為制定的網(wǎng)絡(luò)通信提供更好的服務(wù)能力，是網(wǎng)絡(luò)的一種安全機(jī)制，是用來解決網(wǎng)絡(luò)延遲和阻塞等問題的一種技術(shù)：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)過載或者擁塞時(shí)，QoS能夠確保重要業(yè)務(wù)量不受延遲或丟棄，同時(shí)保證網(wǎng)絡(luò)的高效運(yùn)行。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中QoS通常提供三種服務(wù)：(1)Best-Effort Service(盡力而為服務(wù)模型)；(2)Integrated Service(綜合服務(wù)模型，簡稱Int-Serv)；(3)Differentiated Service(區(qū)分服務(wù)模型，簡稱Diff-Serv)。近年來，服務(wù)質(zhì)量要求在資源調(diào)度領(lǐng)域中得到廣泛地應(yīng)用，當(dāng)計(jì)算資源、數(shù)據(jù)資源也屬于一種競爭性的資源時(shí)，如何通過合理的調(diào)度和資源的分配以滿足用戶不同的服務(wù)質(zhì)量要求，是資源調(diào)度領(lǐng)域最重要的研究問題。資源調(diào)度領(lǐng)域中服務(wù)質(zhì)量要求通常是針對某一任務(wù)要求資源調(diào)度器(Resource Scheduler)在某一限定的時(shí)間內(nèi)完成該任務(wù)。這種只以響應(yīng)時(shí)間作為限定條件并作為用戶QoS要求的形式，即為通常意義上的單一的QoS要求。

然而，近15來年先后出現(xiàn)的網(wǎng)格計(jì)算系統(tǒng)，虛擬計(jì)算系統(tǒng)以及云計(jì)算系統(tǒng)，由于面向的用戶類型眾多，同時(shí)由于云計(jì)算技術(shù)中成功的商業(yè)模式，也使得不同的用戶在使用資源時(shí)具有不同的要求。因此，多樣化的QoS要求也就應(yīng)運(yùn)而生。多樣化的QoS要求可以在系統(tǒng)的性能，用戶的成本開銷等方面取得均衡。如前所述，多樣化的QoS要求中有實(shí)時(shí)性要求很高的任務(wù)，其對響應(yīng)時(shí)間極為敏感，通常以響應(yīng)時(shí)間作為QoS的約束條件；有一些非實(shí)時(shí)性的任務(wù)，對響應(yīng)時(shí)間并不敏感，其更關(guān)心的是使用某一資源所需要支付的費(fèi)用，即花費(fèi)的代價(jià)，這類任務(wù)通常以代價(jià)作為QoS的約束條件；而還有一些任務(wù)對響應(yīng)時(shí)間和對費(fèi)用開銷的敏感性是隨著任務(wù)進(jìn)行情況而動態(tài)變化的，通常這類任務(wù)會將對響應(yīng)時(shí)間和費(fèi)用的限定條件作為參數(shù)封裝在函數(shù)中進(jìn)行QoS要求的表達(dá)。上述不同類型的用戶通過不同的方式表達(dá)對某一特定系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量的要求，相應(yīng)的資源管理器根據(jù)該封裝的QoS要求通過調(diào)度的方式合理的分配資源，以滿足用戶不同的服務(wù)質(zhì)量要求的形式，稱之為多樣化的QoS要求調(diào)度。

在云計(jì)算環(huán)境中，用戶的QoS要求通常是多樣化的：有些數(shù)據(jù)請求因?yàn)槿蝿?wù)緊急(視頻，直播以及需要快速返回結(jié)果的科學(xué)計(jì)算等)，可以不惜成本代價(jià)，通過增加預(yù)算的方式換取快速的數(shù)據(jù)訪問，面對此類請求，云存儲提供商從最大化利益的角度出發(fā)，需要調(diào)度能夠滿足該請求的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)以應(yīng)對其請求。而有些數(shù)據(jù)請求(類似文件的備份，數(shù)據(jù)的歸檔)等從節(jié)省成本開銷的角度出發(fā)，對數(shù)據(jù)請求的響應(yīng)時(shí)間并不敏感，其更關(guān)注的是數(shù)據(jù)請求本身所花費(fèi)的代價(jià)。而還有一些數(shù)據(jù)請求對時(shí)間的敏感和對響應(yīng)時(shí)間的敏感程度在其訪問周期內(nèi)并不固定不變的，需要根據(jù)請求被響應(yīng)的情況動態(tài)調(diào)整。相較于以往的分布式計(jì)算系統(tǒng)，云計(jì)算根據(jù)用戶的不同需求(對計(jì)算資源，存儲資源和網(wǎng)絡(luò)資源等的不同需求)采取不同的收費(fèi)模式。其通過經(jīng)濟(jì)的手段調(diào)度和管理器后臺資源不失為一種成功和可借鑒的方式。