[发明专利]采用用户空间存储驱动器内的多个排队结构来提高速度

说明书

本公开涉及采用用户空间存储驱动器内的多个排队结构来提高速度。经改进的技术提高多核数据存储系统中的性能，同时通过数据存储系统采用数个队列以减少锁竞争来允许在驱动器栈的故障的情况下的可移植性和快速的故障转移。利用分别在用户空间容器内的用户空间调度驱动器内的两个级别的数个队列来执行排队。用户空间调度驱动器可以出队到用户空间管理驱动器中，用户空间驱动器通过内核辅助驱动器的方式与基于内核的硬件驱动器通信。还提供了用于执行类似方法的装置、系统和计算机程序产品。

技术领域

本公开的实施例总体涉及数据存储领域，具体涉及采用用户空间存储驱动器内的多个排队结构来提高速度。

背景技术

数据存储系统是硬件和软件的布置，其通常包括耦合到非易失性数据存储设备(诸如磁盘驱动器、电子闪速驱动器和/或光学驱动器)的阵列的一个或多个存储处理器。存储处理器服务托管从主机接收到的输入/输出(I/O)操作。接收到的I/O操作指定将被写入、读取、创建或删除的存储对象(例如，逻辑磁盘或“LUN”)。存储处理器运行软件，该软件管理进入的I/O操作并且执行各种数据处理任务以组织和保护从主机接收到并且被存储在非易失性数据存储设备上的主机数据。

一些数据存储系统采用存储栈将I/O操作从一个格式处理和转换到另一格式来提高速度和通用性。一旦I/O操作被转换为针对存储驱动器上的存储装置的物理区段的一组底层I/O操作，则这些底层I/O操作可以根据各种策略被排队和执行以确保公平和提高效率。

发明内容

遗憾的是，当大量的底层I/O操作在短时间段内针对物理驱动器时，利用数个并行处理核心的常规数据存储系统可能经历性能限制。这主要归因于数个处理核心之间的队列上的锁竞争。当使用能够处理数个并发I/O操作的现代基于闪存的驱动器时，该竞争可能变得更显著，因为那些设备能够每秒处理数十万I/O操作(或更多)，其可以容易地压垮具有锁竞争问题的单个队列。

因此，减小归因于锁定的性能退化将是期望的。该结果可以通过数据存储系统采用数个队列以减少锁竞争来完成。还将期望的是，在用户空间容器内的用户空间驱动器内执行该排队以允许在驱动器栈的故障的情况下向新用户空间容器的可移植性和快速的故障转移。这可以通过利用用户空间容器内的用户空间调度驱动器内的两个级别的数个队列执行排队来完成。用户空间调度驱动器可以出队到用户空间管理驱动器中，用户空间管理驱动器通过内核辅助驱动器的方式与基于内核的硬件驱动器通信。

在一个实施例中，执行一种处理针对具有多个处理核心(在下文中“核心”)的计算设备的存储设备的存储请求的方法。该方法包括：(a)通过在计算设备的用户空间内操作的第一存储驱动器将由计算设备的第一核心所发起的存储请求发送到第一用户空间队列，第一用户空间队列专用于来自第一核心的存储请求；(b)通过在用户空间内操作的第二存储驱动器将由计算设备的第二核心所发起的存储请求发送到第二用户空间队列，第二用户空间队列专用于来自第二核心的存储请求，第二核心与第一核心不同，并且第二用户空间队列与第一用户空间队列不同；(c)通过在用户空间内操作的第一存储驱动器将存储请求从第一用户空间队列和第二用户空间队列发送到一组用户空间分派队列，第一用户空间队列和第二用户空间队列不属于一组用户空间分派队列；(d)通过在用户空间内操作的第一存储驱动器将存储请求从一组用户空间分派驱动器发送到在计算设备的用户空间内操作的第二存储驱动器，第二存储驱动器与第一存储驱动器不同；以及(e)通过内核辅助功能的方式通过在用户空间内操作的第二存储驱动器将从第一存储驱动器接收到的存储请求发送到存储设备的硬件设备驱动器以用于由存储设备执行，存储设备的硬件设备驱动器在计算设备的内核内操作。还提供了用于执行类似方法的装置、系统和计算机程序产品。

前述发明内容出于说明性目的被呈现以辅助读者容易地理解本文所呈现的示例特征。然而，前述发明内容不旨在阐述所要求的元件或以任何方式限制其实施例。

附图说明

前述和其他特征和优点从如在附图中所图示的本发明的特定实施例的以下描述将是明显的，其中相同附图标记贯穿不同的视图指代相同或类似部分。