Linux块IO:多队列SSD访问在多核系统上的引入

需积分: 38 7 下载量 82 浏览量 更新于2024-09-10 1 收藏 359KB PDF 举报
"这篇技术文章探讨了Linux操作系统中块I/O在多核系统上处理固态硬盘(SSD)访问的挑战与优化。作者Matias Bjørling、Jens Axboe、David Nellans和Philippe Bonnet分别来自哥本哈根信息技术大学和Fusion-io公司,他们分析了随着存储设备I/O性能的飞速提升,尤其是由于NAND闪存设备的数据并行设计,原有的块层架构已经成为了系统整体性能的瓶颈,尤其是在高NUMA(Non-Uniform Memory Access,非一致内存访问)因素的处理器系统中。文章提出了新一代的块层设计,旨在应对多核系统中配备单个存储设备时的千万级IOPS处理需求,并展示了该设计在核心数量增加,甚至是多插槽NUMA系统上的良好扩展性。" 文章详细讨论了以下几个关键知识点: 1. **存储设备的性能演变**:过去五年间,存储设备的I/O操作每秒(IOPS)性能从数百跃升至数十万,预计未来五年将进一步提升到数千万。这种增长主要归功于NAND闪存技术的发展,其数据并行设计显著提升了读写速度。 2. **块I/O层的瓶颈**:传统的Linux块I/O层最初设计用于处理数千IOPS,但在如今的高性能存储设备面前,这个层次已经成为限制整体存储系统性能的关键因素,特别是在那些具有高NUMA特性的多核系统中。 3. **NUMA系统的影响**:NUMA架构在多核系统中,不同核心访问内存的速度和延迟不一致,这会加剧块I/O层的性能问题,尤其是在处理高速SSD时。 4. **新一代块层设计**:作者提出了一个能够处理千万级别IOPS的新一代块层设计,该设计专为多核系统中的单一存储设备优化,旨在打破现有的性能限制。 5. **扩展性和性能**:实验结果表明,这个新设计可以随着核心数量的增加优雅地扩展,即使在有多个处理器插槽的NUMA系统中,仍能保持良好的性能表现。 6. **分类与主题**:根据文章的类别和主题描述,可以将其归类为计算机系统组织下的I/O系统和存储体系结构领域,特别是关注多核系统和高IOPS环境下的优化问题。 通过这些改进,Linux操作系统将更好地适应高性能存储设备的需求,提升数据中心和服务器的存储性能,尤其是在大规模并行处理和大数据应用中。