[发明专利]为有同时截止期和优先级的盘输入/输出子系统提供服务质量

说明书

技术领域

本发明通常涉及一种盘存储技术，具体地说，本发明涉及一套用于改善输入/输出性能的经过改善的盘调度和盘访问算法。改进的算法可以用于多种盘访问应用。特别适用于需要实时提供视频音频流式数据的多媒体服务器。

背景技术

在公众发现例如文本、图像和音频等不同种类的多媒体对象在存储和检索方面需求不断增加的情况下，多媒体服务器的使用增长十分迅速。例如，当前许多最新的视频编辑站使用基于服务器的技术存储和检索工作于其上的多媒体内容。按需视频传输系统也使用类似的基于服务器的技术将视频传送到分布站点或用户终端站点。当因特网访问带宽增加时，基于服务器的技术也将会更为广泛的应用在上述媒介上传输多媒体内容。如果有适当的带宽，这些多媒体内容就可以成为可交互的——即用户将能够与他或她所看到的内容进行交互，并在某种程度上进行控制。

对多媒体对象进行存储和检索的要求一般取决于被存储和检索对象的类型。对于实时的音频和视频数据流许多用户要求数据在一个特殊的截止期内被传送，如果服务器错过了这个截止期，就会导致一个特殊视频帧的传输失败，那么便不能按需要对所述帧进行处理。然而，在视频重放中丢失帧会导致显示时的跳跃。因此，如视频重放这样的实时应用程序需要性能保证，即数据块应在一个特定时间前可用。相反，诸如字处理应用程序的“尽力”(best effort)的应用程序则不需要任何性能保证。因此，在多媒体应用程序中，截止期(dead line)被认为是考虑在什麽时候提供质量服务的一个重要参数；但在字处理应用程序中就不是那么重要了。

多媒体应用程序中另一个重要的参数是优先级(priority)。例如，在多媒体服务器应用程序中，不同的视频剪图可以被分配不同的优先级，优先级较高的剪图要比优先级低的剪图优先对待。有可能是如下情形，例如，设计一个传送系统，其中重要用户要比非重要用户受到优先对待。在非线性视频编辑站中，例如某种特定的关键性的编辑操作需要高质量的数据馈给，反之其它不太关键的操作可能能够接受低质量的数据馈给。

诸如实时多媒体传输应用程序这样同时注重截止期和优先级的应用程序，对基于服务器的存储和检索系统的设计者来说是一个急待解决的问题。即使利用当今的高速度、高带宽服务器技术，在同时满足截止期和优先级的要求时仍存在内在的权衡。哪些数据应该优先存储和检索，哪些必须等待，这些问题在众多实时数据传输系统的设计中都居于中心位置并且是基本的问题。系统设计者使用了各种盘调度算法来处理这些问题。

在所述算法是试图使盘寻道时间最小化还是试图利用截止期和优先级要求服务于所述请求从而与传输时间相比使所述寻道时间可以忽略不计的基础上，早期处理盘访问调度的方法有两种。当我们考虑诸如其中客户端发出与大尺寸数据相关的请求的持续煤体服务器、数字图书馆或视频编辑系统时，忽略寻道时间是一个有效的设想。

某些多媒体应用程序的算法采用了基于周期技术的设计，以便保证无抖动显示支持的数据传输。基于周期的算法根据数据在盘上的物理位置将请求划分成组，并将每一组中的请求分类。他们通常不将截止期和所述请求联系起来。相反，它们将一个周期分成时隙，在一个时隙中支持一个显示。由于用户期望及时响应他们的交互式输入请求(在使用其它计算应用程序时他们期望也是这样)，交互式应用程序突出的成为一个急待解决的问题。交互式应用程序的用户立刻注意到隐藏的过长的盘访问等待时间，并对此不满。为了处理这个问题，一些人建议为交互式输入请求提供比常规周期请求更高性能级的保证。

传统的截止期驱动算法，诸如Earliest Deadline First(EDF)、SCAN-EDF和SCAN-RT都不考虑不同的优先级。相反，他们提供软实时传送保证。一种建议的多队列EDF变换是考虑了不同优先级的。这种EDF的变换对每一个优先等级有独立的队列，且请求根据每个优先级队列中的截止期进行划分。然而，这种EDF变换采用的算法将永远取来自最高优先级队列的请求，除非它是空的，在为空的情况下，将进到下一个优先级队列并以此类推。这种算法的一个缺点是低优先级队列会由于此算法而总处于期望(starvation)状态。