[发明专利]一种加速存储读写数据输入输出的优化方法和系统

说明书

本发明提出了一种加速存储读写数据输入输出的优化方法和系统，该方法包括：将各线程分别绑定在预定的CPU核心上，以及将每个线程管理的队列初始化；初始化后首先在队列中插入必要任务；必要任务包括监听任务和侦测任务。然后按照负载均衡原则将新任务插入至任一线程管理的队列中；建立任务对应的任务执行结构体与任务执行函数之间的映射关系，任务执行函数通过偏移量寻址任务参数，线程执行所管理的队列任务。基于该优化方法，本发明还提出了一种加速存储读写数据输入输出的优化系统。本发明改进任务执行模式，任务函数执行时根据偏移量寻参这种模式，借助提高CPU利用率，减小线程切换引起的开销，从而达到优化存储读写IO的目的。

技术领域

本发明属于存储数据读写优化技术领域，特别涉及一种加速存储读写数据输入输出的优化方法和系统。

背景技术

存储控制器主要用于存储端的硬盘及其上存储的数据管理，同时对服务器端提供数据访问服务。在对服务器端提供数据访问的过程中，由于短时间内处理的IO数量巨大，存储控制器中的CPU承担了大量的解包、读盘、写盘操作，因而如何充分使用CPU，提高CPU的有效利用率就成为提高存储控制器性能的重要途经。

在现有技术中，针对该问题存在的一些技术方案包括：第一，增加总的cpu核心数量，并将负载压力平均到多核cpu的每个核心上，以期通过增加总的计算能力并平衡负载来提高IO数据的吞吐量，从而提高存储的整体性能。第二，以cpu各核心为依据，将一个或几个线程绑定到一个cpu核心，一般情况下，一个线程绑定一个CPU核心，每个线程处理专门的事务，减少相互之间的干扰，如专门处理来自一个FC口的IO数据，如图1给出了不同情况下CPU核心线程绑定示意图。但无论一个cpu核心绑定一个线程，还是一个cpu核心绑定多个线程，都存在其固有的缺点：前者，例如在FC_PORT-1端口空闲时，CPU1会同时存在被闲置的可能，不能得到充分利用；后者在进行线程切换时则会产生较大的切换开销，动辄上千字节的入栈、出栈操作，严重降低了CPU的有效利用率。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种加速存储读写数据输入输出的优化方法和系统，通过改进任务执行模式，提高了CPU的实际工作效率，从而提升了存储设备读写IO的性能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种加速存储读写数据输入输出的优化方法，包括以下步骤：

将线程以及线程管理的队列进行初始化；

按照负载均衡原则，将新任务插入至任一线程管理的队列中；建立任务对应的任务执行结构体与任务执行函数之间的映射关系，任务执行函数通过偏移量寻址任务参数，线程执行所管理的队列任务。

进一步的，所述将线程以及线程管理的队列进行初始化包括：将各线程分别绑定在预定的CPU核心上，以及将每个线程管理的队列初始化。

进一步的，所述预定的CPU核心为在存储控制器中用于处理数据输入输出任务的CPU核心。

进一步的，所述将每个线程管理的队列初始化后，首先在所述队列中插入必要任务；所述必要任务包括监听任务和侦测任务。

进一步的，所述按照负载均衡原则，将新任务插入至任一线程管理的队列中包括：第一线程将新任务插入至第一纵向队列中；第二线程将新任务插入至第二纵向队列中；第N线程将将新任务插入至第N纵向队列中。

进一步的，所述建立任务对应的任务执行结构体与任务执行函数之间的映射关系的方法为：通过指针成员变量指向任务执行函数。

进一步的，在将新任务插入至任一线程管理的队列中之后，第一线程执行第一横向队列的任务、第二线程执行第二横向队列的任务、第N线程执行第N横向队列的任务。

本发明还提出了一种加速存储读写数据输入输出的优化系统，包括初始化模块和负载均衡模块；