專利名稱：一種文件系統(tǒng)stride訪問模式的預讀方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本涉及對特定應用的訪問模式跨步讀模式(stride模式)設(shè)計的預讀算法，具體來說，涉及一種文件系統(tǒng)stride訪問模式的預讀方法。
背景技術(shù)：
預讀是把預測將要訪問的數(shù)據(jù)按頁提前批量加載到內(nèi)存中，這有助于IO的順序化，異步化和并行化，有助于改善文件系統(tǒng)的讀性能。異步讀取有助于對上層應用隱藏IO 延遲，這在網(wǎng)絡(luò)文件服務中可以有效提高IO效率；對于科學計算和工程計算等應用中，一般計算和IO交替進行，預取可以提高計算和IO的并行。目前預讀算法主要分兩種，一種是基于模式匹配的啟發(fā)式自動檢測算法，這種算法對應用程序透明，能檢測到的可以預讀模式比較單一。另一種是用戶通過readahead和 fadvise接口顯示通知預讀。這種預讀模式對用戶不透明，需要用戶程序中顯示調(diào)用，它可以應對各種比較復雜的的訪問模式。目前在Iinux操作系統(tǒng)提供了通用的順序預讀算法，來加速順序讀的性能，并沒有針對跨步讀(stride)模式的預讀算法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述模式，提供了啟發(fā)式的stirde預讀算法，同時通過ioctl接口提供了一種用戶可以批量通知預讀的接口。一種文件系統(tǒng)stride訪問模式的預讀方法，在每次讀之前，更新stride預讀狀態(tài)的歷史讀記錄，并根據(jù)歷史讀記錄，通過 stride模式的匹配算法來檢測是否是stride讀模式；如果是，則開啟stride模式的預讀， 進入stride模式的預讀算法；否則進入順序預讀算法。優(yōu)選的，所述stride預讀模式開啟后，檢測的stride讀模式的參數(shù)，獲取跨步讀模式step和size參數(shù)，在構(gòu)建預讀窗口時，跳過不需要訪問的頁，只預讀需要訪問的頁。優(yōu)選的，根據(jù)所述預讀的命中率，來動態(tài)調(diào)整預讀窗口的大小。優(yōu)選的，所述stride模式有三種，F(xiàn)IX_ALL模式訪問的間隔和長度都相；FIX_P0S模式訪問的間隔相同，但是長度不同；FIX_STEP模式訪問的間隔步長相同，長度不同。優(yōu)選的，所述預讀方法在ictol命令中添加自定義參數(shù)，所述自定義參數(shù)包括預讀段的數(shù)目、預讀的偏移和長度。本發(fā)明對特定應用的訪問模式跨步讀模式(stride模式)設(shè)計的預讀方法，有效提高了應用程序stride模式訪問的性能。
具體實施方式
預讀算法的基本思路通常文件系統(tǒng)的預讀在內(nèi)核系統(tǒng)例程generiC_file_read函數(shù)里通過page_ cache_readahead實現(xiàn)，本文要實現(xiàn)自己的預讀算法，就必須修改generic_file_read例程，在其中添加自己的stride預讀算法，并和內(nèi)核的順序預讀算法協(xié)同工作。stride模式的檢測有三種stride模式在第一模式下，訪問的間隔和長度都相同，這種稱謂FIX_ALL 模式，第二種是訪問的間隔相同，但是長度不同，這種稱謂FIX_P0S模式，在第三種是訪問的間隔步長相同，長度不同，這中稱為FIX_STEP模式，這三種stride讀模式的檢測，根據(jù)上述三種特征來分別檢測。預讀窗口的構(gòu)建通過上述模式，來檢測出如果是stride模式預讀，就構(gòu)建相應的預讀窗口，在構(gòu)建預讀窗口時，要根據(jù)三種模式，來計算預讀的目標頁，特別要跳過那些不需要預讀的頁。 窗口的構(gòu)建是自適應的，在初始時，窗口相對比較小，根據(jù)預讀的命中率逐步加大。ioctl批量通知機制的實現(xiàn)相對于readahead只能提供一次只能預讀一個連續(xù)的數(shù)據(jù)塊預讀接口，本發(fā)明通過ioctl提供可以批量預讀的預讀接口。修改ioctl命令，給ioctl添加一個0FS_READAHEAD的命令，來告訴文件系統(tǒng)，這是一個預讀的命令。通過定義參數(shù)，可以批量通知內(nèi)核多個不連續(xù)的文件塊的預讀。ioctl預讀接口的不同之處，在于它可以一次批量加載多個文件段預讀請求。自己定義了其接口參數(shù)如下
typedef struct parastor—readv{ unsigned long offset； unsigned long count； }parastor—readv—t； struct parastor—readahead{ int nr；
parastor—readv—t氺 readv;
}；如上接口，用戶可以指定nr為預讀段的數(shù)目。在readv參數(shù)里添加預讀的偏移和長度。這樣就可以指定的預讀的多個文件段。
權(quán)利要求
1.一種文件系統(tǒng)Stride訪問模式的預讀方法，其特征在于在每次讀之前，更新stride預讀狀態(tài)的歷史讀記錄，并根據(jù)歷史讀記錄，通過stride 模式的匹配算法來檢測是否是stride讀模式；如果是，則開啟stride模式的預讀，進入 stride模式的預讀算法；否則進入順序預讀算法。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述stride預讀模式開啟后，檢測的 stride讀模式的參數(shù)，獲取跨步讀模式step和size參數(shù)，在構(gòu)建預讀窗口時，跳過不需要訪問的頁，只預讀需要訪問的頁。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于根據(jù)所述預讀的命中率，來動態(tài)調(diào)整預讀窗口的大小。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述stride模式有三種，F(xiàn)IX_ALL模式訪問的間隔和長度都相；FIX_POS模式訪問的間隔相同，但是長度不同；FIX.STEP模式訪間的間隔步長相同，長度不同。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述預讀方法在ictol命令中添加自定義參數(shù)，所述自定義參數(shù)包括預讀段的數(shù)目、預讀的偏移和長度。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種文件系統(tǒng)stride訪問模式的預讀方法，在每次讀之前，更新stride預讀狀態(tài)的歷史讀記錄，并根據(jù)歷史讀記錄，通過stride模式的匹配算法來檢測是否是stride讀模式；如果是，則開啟stride模式的預讀，進入stride模式的預讀算法；否則進入順序預讀算法。本發(fā)明對特定應用的訪問模式跨步讀模式(stride模式)設(shè)計的預讀方法，有效提高了應用程序stride模式訪問的性能。
文檔編號G06F17/30GK102385622SQ20111032829
公開日2012年3月21日 申請日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月25日
發(fā)明者劉新春, 呂民強, 楊浩, 苗艷超, 邵宗有 申請人:曙光信息產(chǎn)業(yè)(北京)有限公司