[发明专利]存储控制器中的转出任务的动态管理

说明书

技术领域

本发明涉及一种计算机系统，并且更具体地涉及存储控制器中的转出（destage）任务的管理。

背景技术

诸如国际商业机械公司的企业存储服务器的高端存储控制器管理从联网主机向存储设备池的输入/输出（I/O）请求，其中，存储设备诸如为直接存取存储器（DASD）、独立磁盘冗余阵列（RAID阵列）、以及简单磁盘捆绑（JBOD）。存储控制器包括一个或多个主机总线适配器（HBA）卡，以通过网络和设备适配器（DA）与一个或多个主机通信，从而与存储设备通信。存储控制器也包括高速缓存（cache）存储器和非易失性存储器（NVS），其可以包括电池供电的随机存储存储器。

高速缓存（caching）是隐藏I/O等待时间的基本技术，并且被在存储控制器、文件系统和操作系统中广泛使用。存储网络行业协会（SINA）定义高速缓存（cache）为“用于减少从较低速存储器或设备读取数据或写入数据到较低速存储器或设备所需的有效时间的高速存储器或存储设备”。以下，将在存储控制器的上下文中讨论高速缓存技术，其中，快速但相对昂贵的随机存取存储器被用作对慢速但相对便宜的盘或存储设备的高速缓存。高速缓存存储器被用于快速访问从外部存储器入页（inpaged）（转入（staged））的数据，从而提供从存储器的读取数据访问请求，并且提供修改数据的缓冲。写入请求被写入到高速缓存并且被镜像在NVS中，继而被写入（转出）到外部存储设备。

读取高速缓存管理是被充分研究的学科。在此背景中存在大量的高速缓存替代技术，例如，LRU、CLOCK、FBR、LRU-2、2Q、LRFU、LIRS、MQ、ARC以及CAR。

写入高速缓存管理时发展中的学科。引入NVS，以便能够快速写入。通常，在没有NVS的情况下，必须同步地将每个数据写入直接写入（转出）到存储设备，以确保一致性、正确性、持久性和持续性。否则，服务器的故障可能会丢失高速缓存并导致数据的丢失。通常，主机写入速率超过存储设备的速度，因此在没有NVS的情况下数据转移将是瓶颈。NVS使得能够快速写入高速缓存，其中写入被镜像并安全地存储在NVS中，直到转移到外部存储设备。以后以异步方式从高速缓存转出（并且从NVS丢弃）数据，从而隐藏了存储设备的写入等待时间。高速缓存和NVS典型地存储用于多个存储设备的更新。为了保证写入的持续低等待时间，典型地，NVS中的数据必须被排出（drain），以便确保总是存在一些空的空间用于到来的写入；否则，后续写入将会变得实际上同步，这可能对主机写入的响应时间产生不利影响。另一方面，如果过于激进地排出写入，也通常不能完全利用写入缓存的好处，因为NVS高速缓存的平均使用量将通常较低。高速缓存比NVS更便宜且更大，因此NVS是写入数据的转出的瓶颈。

某些转出技术使用线性阈值方案，其限制用于特定存储设备的NVS的占用率，以避免单一存储设备的故障影响所有设备。其它技术基于NVS的整体占用率和与每个存储设备相关联的占用率，动态地改变向存储设备的转出速率。不顾新写入的速率而全速地写入，通常对于性能是不理想的，并且降低能够从存储控制器获得的最大写入吞吐量。期望的行为是简单地跟上到来的写入负载（即，写入请求），同时在NVS不被充满时保持NVS被大大地占用。NVS占用率越高，写入高速缓存越有效，因为其可以吸收向同一个逻辑地址的更多写入，从而，向存储设备的数据吞吐量更高效。

发明内容

考虑到上述情况，提供了用于通过处理器促进从写入高速缓存和NVS经由设备适配器向存储设备池进行数据转移的各种方法、系统和计算机程序产品实施例。所述处理器基于与特定存储设备有关的NVS的当前占用率和与该存储设备有关的转入活动性，自适应地改变转出速率。所述转入活动性包括存储设备转入活动性、设备适配器转入活动性、设备适配器使用的带宽以及所述存储设备的读取/写入速度中的一个或多个。这些因素通常与高速缓存未命中（miss）事件中的读取响应时间相关联，并且通常不与转出速率的动态管理相关联。这个组合在改善读取和写入响应时间的同时保持NVS的期望整体占用率。此方法跨不同类型的存储设备以及跨不同的设备速度，在不同类型地工作负载（读取、写入、顺序、随机）上改善了整体读取和写入性能。