第
44
卷第
8
期
2013
年
8
月
中南大学学报(自然科学版)
Vol.44
No.8
Aug.
2013
Journal
of
Central
South University (Science
and
Technology)
基于改进型遗传算法的存储子系统动态负载均衡
倪云竹,李志蜀,胡大装
(四川大学计算机学院,四川成都,
610064)
摘要:衡量一个存储子系统性能的主要指标有容量、响应时间和吞吐量,而请求内在的并行性和负载均衡最终共
同决定了其响应时间和吞吐量。为全面提高其性能,通过对磁盘阵列结构的研究,首先构建一个由多个磁盘阵列
组成的存储子系统,并在此基础上提出一种新的动态测量磁盘阵列负载变化的方法以及磁盘阵列之间负载不均的
判断标准。此外,针对磁盘阵列之间的负载不均问题提出一种基于改进型遗传算法来实现动态负载均衡的方法,
并通过仿真实验证明该算法正确有效。从而从多方面改善存储子系统的容量、响应时间和吞吐量。
关键词:磁盘阵列;分条:动态负载均衡;遗传算法;蚁群算法
中图分类号:
TP333
文献标志码:
A
文章编号:
1672-7207(2013)08-3186
一
10
Solution
of
dynamic load balancing
in
storage subsystem
based
on improved genetic algorithm
NI
Yun
址
m,
LI
Zhishu,
HU
Dasha
(College
of
Computer, Sichuan University, Chengdu 610064, China)
Abstract:
The main performance indexes
of
th巳
storage
subsystem
缸巳
capacity,
response time and throughput. The
request
’s
p
缸
allelism
and
出巳
load
balance in storage subsystem
dete
口
nine
出巳
response
time and throughput. In order to
improve
th巳
se
performances, we build a storage subsystem consisted
of
more
disk
缸
rays,
and present a new method for
dynamic measurement
of
the
lo
时’
s
variation in disk arrays and a new judgment criterion
of
load imbalance
between
出巳
disk
缸
rays.
Moreover, to solve the dynamic load imbalance between the
disk
缸
rays,
we present a new scheme based on
an improved Genetic Algorithm, and computer simulations show that the proposed algorithm is correct and
e
自
ctive.
Consequently,
th巳
storage
subsystem's capacity, response time
and
出
roughput
can be improved in many ways.
Key
words:
disk
缸
ray;
striping; dynamic load balancing; genetic algorithm; ant colony algorithm
随着计算机系统中各部件性能的快速发展,对存
储子系统的性能和可靠性的要求也逐渐提高。于是,
各种新的存储技术应运而生。具有多个磁盘的磁盘阵
列是目前能够提供最高访问速度和海量存储空间的外
置存储设备,它所具备的优点使其早己成为了大中型
服务器以及高性能计算机所使用的主流存储系统。但
是,对于绝大部分磁盘阵列产品来说,其扩充能力都
是受到限制的。此外,由于不同
RAID(redundant
arrays
of
inexpensive
disks
)级别的特点不同,其应用场合也是
不同的。因此,在一些对
1/0
吞吐量和读写速度要求
较高,并要求提供多种不同服务的实际应用中,仅仅
收稿日期
z
2012-09-22
:修回日期
z
2012
一
12
一
13
基金项曰:浙江省科技计划项目(
2008C21081)
由若干个磁盘组成的、采用同一种
RAID
级别的一个
磁盘阵列往往是不能满足其需求的。除此以外,衡量
一个磁盘阵列性能的主要指标有平均响应时间和总的
系统吞吐量[!]。而请求内在的并行性和负载均衡最终
共同决定了磁盘阵列的响应速度和吞吐量。当一个磁
盘阵列处理一个应用时,
i
亥磁盘阵列所表现出的
1/0
并行的潜力水平依赖于该应用数据的分布。一个文件
的划分决定了处理该文件的单个请求的并行性水平,
而文件的分块在磁盘上的分配决定了磁盘阵列的负载
均衡。所谓磁盘负载不均,是指当一个存储子系统中
一些磁盘驱动器所接受的数据访问量远大于其他磁盘
通信作者
z
倪云竹(
1978
一),女,四川甘洛人,博士,讲师,从事计算机网络与信息系统、存储技术研究;电话
z
13666244216;
E-mail:
niyunzhu@scu.edu.cn
第
44
卷第
8
期
2013
年
8
月
中南大学学报(自然科学版)
Vol.44
No.8
Aug.
2013
Journal
of
Central
South University (Science
and
Technology)
基于改进型遗传算法的存储子系统动态负载均衡
倪云竹,李志蜀,胡大装
(四川大学计算机学院,四川成都,
610064)
摘要:衡量一个存储子系统性能的主要指标有容量、响应时间和吞吐量,而请求内在的并行性和负载均衡最终共
同决定了其响应时间和吞吐量。为全面提高其性能,通过对磁盘阵列结构的研究,首先构建一个由多个磁盘阵列
组成的存储子系统,并在此基础上提出一种新的动态测量磁盘阵列负载变化的方法以及磁盘阵列之间负载不均的
判断标准。此外,针对磁盘阵列之间的负载不均问题提出一种基于改进型遗传算法来实现动态负载均衡的方法,
并通过仿真实验证明该算法正确有效。从而从多方面改善存储子系统的容量、响应时间和吞吐量。
关键词:磁盘阵列;分条:动态负载均衡;遗传算法;蚁群算法
中图分类号:
TP333
文献标志码:
A
文章编号:
1672-7207(2013)08-3186
一
10
Solution
of
dynamic load balancing
in
storage subsystem
based
on improved genetic algorithm
NI
Yun
址
m,
LI
Zhishu,
HU
Dasha
(College
of
Computer, Sichuan University, Chengdu 610064, China)
Abstract:
The main performance indexes
of
th巳
storage
subsystem
缸巳
capacity,
response time and throughput. The
request
’s
p
缸
allelism
and
出巳
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口
nine
出巳
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performances, we build a storage subsystem consisted
of
more
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缸
rays,
and present a new method for
dynamic measurement
of
the
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s
variation in disk arrays and a new judgment criterion
of
load imbalance
between
出巳
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rays.
Moreover, to solve the dynamic load imbalance between the
disk
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we present a new scheme based on
an improved Genetic Algorithm, and computer simulations show that the proposed algorithm is correct and
e
自
ctive.
Consequently,
th巳
storage
subsystem's capacity, response time
and
出
roughput
can be improved in many ways.
Key
words:
disk
缸
ray;
striping; dynamic load balancing; genetic algorithm; ant colony algorithm
随着计算机系统中各部件性能的快速发展,对存
储子系统的性能和可靠性的要求也逐渐提高。于是,
各种新的存储技术应运而生。具有多个磁盘的磁盘阵
列是目前能够提供最高访问速度和海量存储空间的外
置存储设备,它所具备的优点使其早己成为了大中型
服务器以及高性能计算机所使用的主流存储系统。但
是,对于绝大部分磁盘阵列产品来说,其扩充能力都
是受到限制的。此外,由于不同
RAID(redundant
arrays
of
inexpensive
disks
)级别的特点不同,其应用场合也是
不同的。因此,在一些对
1/0
吞吐量和读写速度要求
较高,并要求提供多种不同服务的实际应用中,仅仅
收稿日期
z
2012-09-22
:修回日期
z
2012
一
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一
13
基金项曰:浙江省科技计划项目(
2008C21081)
由若干个磁盘组成的、采用同一种
RAID
级别的一个
磁盘阵列往往是不能满足其需求的。除此以外,衡量
一个磁盘阵列性能的主要指标有平均响应时间和总的
系统吞吐量[!]。而请求内在的并行性和负载均衡最终
共同决定了磁盘阵列的响应速度和吞吐量。当一个磁
盘阵列处理一个应用时,
i
亥磁盘阵列所表现出的
1/0
并行的潜力水平依赖于该应用数据的分布。一个文件
的划分决定了处理该文件的单个请求的并行性水平,
而文件的分块在磁盘上的分配决定了磁盘阵列的负载
均衡。所谓磁盘负载不均,是指当一个存储子系统中
一些磁盘驱动器所接受的数据访问量远大于其他磁盘
通信作者
z
倪云竹(
1978
一),女,四川甘洛人,博士,讲师,从事计算机网络与信息系统、存储技术研究;电话
z
13666244216;
E-mail:
niyunzhu@scu.edu.cn