[发明专利]使用盘驱动器模拟模型来对盘I/O扼流

说明书

技术领域

本发明涉及使用盘驱动器模拟模型来对盘I/O扼流。

背景技术

大规模联网系统是在用于为业务和操作功能运行应用和维护数据的多种设定中使用的常见平台。例如，数据中心（例如物理云计算基础设施）可以同时为多个客户提供多种服务（例如web应用、电子邮件服务、搜索引擎服务等等）。这些大规模联网系统通常包括遍及该数据中心分布的大量资源，其中每个资源都类似物理机或在物理节点或主机上运行的虚拟机（VM）。当数据中心托管多个承租人（例如客户程序）时，这些资源被最优地从同一数据中心分配给不同的承租人。

通常，多个VM将同时运行在计算网络或数据中心内的同一物理节点上。共享共同物理节点的这些VM可被分配给不同的承租人（tenant）并可在不同时间需要不同资源量。例如，资源可包括与物理节点相关联的物理盘（例如，硬盘驱动器），其中在某一时帧期间该物理盘具有有限量的可访问性。当一个承租人需要增加对物理盘的使用来完成特定任务时，在该物理节点上运行的该承租人的VM可能潜在地通过发送向物理盘发送大量请求来向该物理盘施加压力，从而阻止在该物理节点上运行的其他VM公平地共享其资源。

目前，因为盘输入/输出（I/O）性能（例如，访问一数据片段的时间）通常滞后于在该物理节点上运行的VM的CPU性能（例如，处理器速度）和网络性能（例如，带宽使用），所以存在用于计量从VM发送到物理盘的请求的基本方法。这些方法通过尝试使用存储速率（兆字节/秒）或者替代地使用活动速率（请求/秒）来描述盘I/O性能来计量请求。在使用兆字节/秒的情况下，这种方法考虑被读取或写入的数据的大小，但是不考虑数据在物理盘内是被如何安排的。另一方面，在使用请求/秒的情况下，这种方法考虑在给定时帧内盘头（disk head）被要求在物理盘上移动的次数。即，使用请求/秒方法不考虑在移动盘头之后被访问的数据的大小。

相应地，因为基于兆字节/秒的方法（仅与顺序访问有关）和基于请求/秒的方法（仅与随机访问有关）各关注盘I/O性能的不同的具体方面，所以这些方法无法同时考虑对物理盘的顺序访问和随机访问两者。例如，基于兆字节/秒的方法关注顺序访问，从而呈现出被随机访问的洪泛压垮并生成请求积压的风险。另一方面，基于请求/秒的方法关注随机访问，从而呈现出遇到顺序访问串且不必要地限制到物理盘的吞吐量的风险。因此，无法考虑顺序访问以及随机访问，或者没有意识到它们所产生的盘I/O性能之间的巨大差别，从而使得这些方法是低效的。

发明内容

提供本发明内容是为了以简化的形式介绍将在以下具体实施方式中进一步描述的概念。本发明内容并非旨在标识所要求保护的所针对的的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的所针对的的范围。

本发明的实施例提供一种根据盘驱动器模型对从在虚拟机（VM）上运行的服务应用发出的请求进行扼流的机制，所述虚拟机驻留于数据中心的共同的物理机或节点上。如此处所使用的，短语“盘驱动器模型”一般是指硬盘驱动器（HDD）的软性盘（soft-disk）表示，其中盘驱动器模型在计算用于执行服务-应用请求的预期执行时间时模拟HDD的性能特性。在一示例下实施例中，盘驱动器模型通过考虑HDD的至少以下两个因素来模拟HDD的性能特性：与HDD上目前存在的一组实际参数相对应的一组参数；以及HDD的盘头的当前状态。如下面更完全地讨论的，盘头的当前状态可被用来计算将该盘头从满足当前执行的请求的第一位置移动到满足待决请求的第二位置所消耗的时间。

先前的用于量化HDD的性能的方法限于考虑兆字节/秒（所传输的信息量）或请求/秒（操作速率）之一。本发明的实施例中所采用的方法依赖于盘驱动器模型，该盘驱动器模型基于各种因素（包括上面提到的两个因素）来精确地量化盘I/O性能。此外，本发明的实施例中的方法应用盘驱动器模型来确定应当如何处理读取或写入的盘I/O请求（后文称为“请求”），诸如基于HDD相对于该盘驱动器模型如何执行的事实来对请求进行限制或“扼流”。出于各种原因，在云计算环境中对盘I/O进行正确地扼流是有利的，诸如提供一种将VM盘性能与底层物理存储硬件（例如HDD）解耦合的方式以及提供向个体VM动态分配性能阈值的能力。如下面更全面地讨论的，基于将请求的预期执行时间（使用盘驱动模型）和请求的实际执行时间（测量该HDD执行请求所花的时间）进行比较，计算性能阈值。