[发明专利]适用于非易失性内存的多核交互方法、系统及存储介质

说明书

本发明公开了适用于非易失性内存的多核交互方法、系统及存储介质，系统包括交互请求提交模块、交互请求调度模块、内核线程管理模块、CPU负载检测模块和系统崩溃恢复模块。本发明通过交互请求提交模块对交互请求环境进行初始化，然后通过交互请求调度模块对批量交互请求进行优化处理以及分发处理，接着通过内核线程管理模块为每个CPU分配内核线程；本发明实现了对批量交互请求的处理，能够充分发挥多核异步并发处理的优势，效率高且并发性高；另外，本发明还能通过CPU负载检测模块实时获取各个CPU的负载状况，以及通过系统崩溃恢复模块对系统数据进行恢复，提高了系统的稳定性，可广泛应用于计算机技术领域。

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其是适用于非易失性内存的多核交互方法、系统及存储介质。

背景技术

非易失性内存具有字节可寻址、存储密度高、高性能读写和数据持久化保存等特性。为了发挥其字节可寻址和高速访问的特性，需要将非易失性内存直接连接于内存总线上，作为持久性内存设备来使用。

传统的易失性存储介质，如机械硬盘、固态盘等，因其读写速度较慢和大粒度读写等特性，操作系统特意引入多层次的I/O协议栈，以CPU开销为代价，形成多种读写优化策略，以此换取其I/O性能的改善。但是，因为非易失性内存与传统的易失性存储介质在性能、读写粒度、使用寿命等属性上存在较大差异，使得原有的多层次I/O协议栈不再适用于非易失性内存设备。

为了解决现有系统软件不适用于非易失性内存设备的问题，已存在的相关工作的一个共性是精简冗余的I/O操作栈，以此节约相应的CPU开销，并为了兼容上层的应用程序，去除块设备层和文件缓存，仅保留虚拟文件系统层和文件系统层次。并针对非易失性内存的特性，进行相关优化设计，更好地挖掘非易失性内存的优势。

由于非易失内存设备相较于传统外存设备的性能大幅度提升，使得原始的性能瓶颈逐渐从外存设备转移至I/O协议栈。因此，现有技术对传统的系统I/O协议栈进行了精简优化，去除了文件缓存和块设备层，仅保留虚拟文件系统层和文件系统层，以充分挖掘非易失性内存设备性能。

现有技术都从降低CPU开销为出发点，对系统I/O协议栈和非易失性内存文件系统进行了优化，但都忽略了现阶段非易失性内存设备读写数据机制的实现特性：非易失性内存执行数据读写操作需要占用大量CPU资源，来执行内存拷贝函数完成数据读写，具体为memcpy操作。

上层软件在提交I/O请求时，可选择同步或异步工作方式，同步I/O每次只能提交一个I/O请求，并需要等待其完成后才能返回；异步I/O方式可一次提交多个I/O请求，并且不需要等待它们完成，提交后可立即返回继续执行用户程序。在非易失性内存设备上，当上层软件使用同步方式提交I/O请求，若数据量较大，将导致进程在较长时间处于内存拷贝工作中，无法及时返回用户程序；当上层软件使用异步方式提交I/O请求，因非易失性内存设备上，系统I/O协议栈发生了变化(缺少块设备层的支持，部分I/O逻辑缺失)，直接导致了异步方式失效，并退化为同步方式，即使用户程序一次提交多个请求，也需要等待它们全部完成后，才能返回。并且，内存拷贝操作需要读或写由用户进程所管理的内存空间，无论是同步还是异步方式，I/O请求都只能在发起该请求的用户进程上下文中执行，即用户程序只能利用单核资源执行内存拷贝工作，无法利用多核CPU资源。

其次，传统的块设备层负责管理和协调系统内所有的I/O请求，可以对I/O请求进行合并排序处理，以充分发挥存储设备性能。在非易失性内存设备上，在由于硬件原因所导致的读写性能不对称(写性能显著低于读性能)的情况下，块设备层的缺失，会使得系统无法管理I/O请求的执行顺序，也无法对I/O请求进行合并等优化操作。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种效率高、稳定性高以及高并发的，适用于非易失性内存的多核交互方法、系统及存储介质。

第一方面，本发明实施例提供了适用于非易失性内存的多核交互方法，包括以下步骤：