[發明專利]一種多租戶固態盤性能隔離條件下實現高帶寬的方法

有效

• 申請號: 202010400213.9
• 申請日: 2020-05-13
• 公開（公告）號: CN111582739B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 周游;文宇鴻;吳非;謝長生
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q30/06
• 代理公司: 武漢臻誠專利代理事務所(普通合伙) 42233
• 代理人: 宋業斌

1.一種多租戶固態盤性能隔離條件下實現高帶寬的方法，其特征在于，包括：

一、IO請求插入請求隊列過程，其包括以下步驟：

(1)接收來自租戶的IO請求，并判斷該IO請求的請求類型是讀請求還是寫請求，若為讀請求則進入步驟(2)，否則進入步驟(3)；

(2)根據該IO請求對應的邏輯地址查詢地址映射表，以獲取對應的物理地址，并將該讀請求插入到與該物理地址對應的、該租戶的請求隊列中，過程結束；

(3)判斷該租戶是否擁有特殊空閑閃存塊，如果擁有且尚未寫滿則進入步驟(4)，否則進入步驟(6)；其中特殊空閑閃存塊是通過當前時刻之前的請求調度執行過程中完成專用隊列中的塊擦除請求后獲得的；其中由專用隊列是預留空間動態管理觸發的垃圾回收的垃圾回收請求需要插入預留空間調整產生的垃圾回收專用隊列；

(4)判斷當前時刻該特殊空閑閃存塊的寫速率是否超過閾值，如果是則進入步驟(5)，否則進入步驟(6)；

(5)將該寫請求映射到該特殊空閑閃存塊的物理地址上，修改地址映射表中該寫請求的邏輯地址與物理地址之間的映射關系，并將該寫請求插入到與該物理地址對應的、該租戶的請求隊列中，然后進入步驟(7)；

(6)將該寫請求映射到該租戶除了特殊空閑閃存塊以外的另一個空閑閃存塊的物理地址上，修改地址映射表中該寫請求的邏輯地址與物理地址之間的映射關系，并將該寫請求插入到與該物理地址對應的、該租戶的請求隊列中，然后進入步驟(7)；

(7)判斷該租戶的所有空閑閃存塊是否都已經被消耗完，如果是則進入步驟(8)，否則進入請求調度執行過程；

(8)從該租戶所有已使用的閃存塊中挑選有效頁數最少的閃存塊作為淘汰塊，為其生成相應的GC請求，將這些GC請求插入該租戶對應的請求隊列中，并進入請求調度執行過程；

二、預留空間動態管理過程，其具體包括以下子步驟：

(9)判斷專用隊列中的GC請求是否已全部執行完畢，若是則進入步驟(10)，否則繼續等待專用隊列中的塊擦除請求被全部執行完畢，然后進入步驟(10)；

(10)選擇寫放大程度最小的租戶，判斷其是否擁有空閑閃存塊，若擁有則將其中一部分空閑閃存塊重新分配給寫放大程度最大的租戶，結束本過程，否則進入步驟(11)；

(11)從該租戶所有已使用的閃存塊中挑選有效頁數最少的閃存塊作為淘汰塊，為其生成相應的GC請求，將該GC請求插入專用隊列中，將該淘汰塊重新分配給寫放大程度最大的租戶，并進入請求調度執行過程；

三、請求調度執行過程，其包括以下子步驟：

(12)判斷多租戶固態盤中是否存在處于空閑狀態的閃存晶圓，若存在則進入步驟(13)，否則持續等待，直到多租戶固態盤中存在處于空閑狀態的閃存晶圓為止，并進入步驟(13)；

(13)判斷其請求隊列中存在待執行請求的所有租戶中，是否存在為其分配的帶寬預算未被消耗完的租戶，若是則進入步驟(15)，否則進入步驟(14)；

(14)基于前一次為所有租戶分配的帶寬預算總和重新為所有租戶分配帶寬預算；

(15)從所有請求隊列中選擇一個其對應的租戶擁有未消耗完的帶寬預算、且存在待執行請求的隊列，處理該待執行請求并消耗該租戶的帶寬預算。

2.根據權利要求1所述的多租戶固態盤性能隔離條件下實現高帶寬的方法，其特征在于，寫放大程度是每完成一個來自租戶的頁大小的寫請求，需要執行的閃存寫操作的平均次數。

3.根據權利要求1所述的多租戶固態盤性能隔離條件下實現高帶寬的方法，其特征在于，步驟(10)中重新分配的空閑閃存塊個數可自由選擇，其至少為一個空閑閃存塊。

4.根據權利要求1所述的多租戶固態盤性能隔離條件下實現高帶寬的方法，其特征在于，步驟(14)包括如下子步驟：

(14-1)判斷前一次為所有租戶分配的帶寬預算總和是否超過前一次多租戶固態盤的總帶寬，若是則將所有租戶本次所要分配的帶寬預算下調1％，并進入步驟(14-2)，否則將所有租戶本次所要分配的帶寬預算上調1％，并進入步驟(14-2)；

(14-2)設置計數器i＝0；

(14-3)判斷i是否小于多租戶固態盤中租戶的總數，若是則進入步驟(14-4)，否則進入步驟(14-9)；

(14-4)判斷前一次為該第i個租戶分配的帶寬預算是否已經被消耗完，若是則進入步驟(14-5)，否則進入步驟(14-6)；

(14-5)將前一次為該第i個租戶分配的帶寬預算中未消耗完的部分從其本次即將分配的帶寬預算中扣除，并進入步驟(14-6)；

(14-6)判斷該第i個租戶前一次的實際帶寬是否超過了其理論公平帶寬，若是則進入步驟(14-7)，否則進入步驟(14-8)；其中理論公平帶寬為多租戶固態盤的總帶寬平均分給各租戶的均值；

(14-7)將該第i個租戶前一次的實際帶寬超出理論公平帶寬的部分從其本次即將分配的帶寬預算中扣除，并進入步驟(14-8)；

(14-8)設置計數器i＝i+1，并返回步驟(14-3)；

(14-9)將所有被扣除了的帶寬預算平均分配給各個租戶，并為專用隊列對應的虛擬租戶分配帶寬預算。