[发明专利]一种提升通用块层I/O请求合并的方法、系统及介质

说明书

本发明公开了一种提升通用块层I/O请求合并的方法、系统及介质，本发明方法包括针对进入通用块层的I/O请求，依据LBA地址建立哈希值并索引调度队列的哈希链表寻找可前向合并的I/O请求，若找到则将该I/O请求与找到的I/O请求执行向前合并操作，并将找到的可前向合并的I/O请求从哈希链表中删除、将向前合并操作后得到的新的I/O请求添加到哈希链表中；否则，将该I/O请求直接添加到哈希链表中。本发明旨在当新的I/O请求进入I/O调度器时尝试将其合并到调度队列中现有I/O请求的前面，从而达到提升系统I/O请求合并率的目的，降低系统I/O请求处理的开销，并提升整个系统I/O资源的利用率。

技术领域

本发明涉及操作系统领域的I/O优化技术，具体涉及一种提升通用块层I/O请求合并的方法、系统及介质。

背景技术

当前，开源软件在世界范围内影响力日益增强，Linux操作系统在整个操作系统市场格局中占据了越来越多的市场份额，已经形成了大规模市场应用的局面。近年来，一直保持着快速的增长率，尤其在政府、金融、农业、交通、电信等国家关键领域，Linux已经成为服务器操作系统领域中的中坚力量。

I/O子系统是Linux内核的核心子系统之一。通用块层作为I/O子系统的核心组成部分，对上承接文件系统，对下连接存储设备驱动，所有文件操作I/O请求都会经过通用块层的处理。因此，通用块层对I/O请求的处理效率直接关系到系统文件的读写效率，关系到上层业务系统指标以及用户的使用体验。

为了提升I/O请求的处理效率，通用块层会对I/O请求采取一系列操作，以此来提升整个I/O资源的带宽以及降低I/O访问的延迟，其中包括对I/O请求进行合并。合并带来的好处包括可以降低系统处理的开销，可以减少磁盘寻址的次数等。当前通用块层对I/O请求采取的是向后合并（Back Merge）方式，向后合并（Back Merge）指一个 I/O请求A在调度队列里面进行查找，如果存在某个 I/O请求B的LBA结束地址等于I/O请求A的LBA起始地址，则I/O请求A可以被I/O请求B合并到其尾部。当前的向后合并可适用于大部分I/O场景，但是在一些多线程随机I/O的场景显示I/O请求合并率不是很高，通过引入向前合并（FrontMerge）的算法可以促进I/O请求合并，从而提升I/O资源访问的效率。向前合并（FrontMerge）指一个 I/O请求A在调度队列里面进行查找，如果存在某个 I/O请求B的LBA起始地址等于I/O请求A的LBA结束地址，则I/O请求A可以合并I/O请求B到其尾部。

现有的通用块层I/O请求合并方法中，没有能解决多线程随机I/O场景下请求合并率低的问题，对于单线或多线离散度不高的I/O访问方式有较好的实现效果，但对于多线随机I/O几乎没有合并效果，导致该场景下达不到系统最好I/O访问效率，影响用户体验。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种提升通用块层I/O请求合并的方法、系统及介质，本发明旨在当新的I/O请求进入I/O调度器时尝试将其合并到调度队列中现有I/O请求的前面，从而达到提升系统I/O请求合并率的目的，降低系统I/O请求处理的开销，并提升整个系统I/O资源的利用率。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种提升通用块层I/O请求合并的方法，包括：

S101，针对进入通用块层的I/O请求，依据该I/O请求的LBA地址建立哈希值，并使用哈希值作为键值索引调度队列的哈希链表寻找可前向合并的I/O请求，若找到可前向合并的I/O请求，则跳转步骤S102；否则，将该I/O请求添加到哈希链表中，结束；

S102，将该I/O请求、找到的可前向合并的I/O请求执行向前合并操作，并将找到的可前向合并的I/O请求从哈希链表中删除、将向前合并操作后得到的新的I/O请求添加到哈希链表中。