| Περίληψη |
Η συνεχώς αυξανόμενη απαίτηση για αποθήκευση δεδομένων αντανακλάται και
στις data-centric εφαρμογές που επεξεργάζονται όλα τα αποθηκευμένα δεδομένα.
Αυτό έχει ως συνέπεια την ανάγκη να βελτιώσουμε την απόδοση του μονοπατιού
εισόδου/εξόδου μεταξύ της μνήμης της εφαρμογής και των φυσικών συσκευών α-
ποθήκευσης σε μελλοντικούς εξυπηρετητές. Αν και παλαιότερα το μονοπάτι αυτό
ήταν περιορισμένο από την τεχνολογία των συσκευών, σημερινές τεχνολογίες όπως οι
solid state drives αύξησαν την ρυθμαπόδοση και μείωσαν την καθυστέρηση. Ωστόσο,
με την έλευση των πολυπύρηνων επεξεργαστών και τον αυξανόμενο αριθμό πυρήνων
στους εξυπηρετητές η συμφόρηση μεταφέρθηκε απο τις συσκευές στον επεξεργαστή.
Το λογισμικό συστήματος που εκτελείται στους σύγχρονους επεξεργαστές δεν είναι
σχεδιασμένο για να εξάγει χωρικό παραλληλισμό που θα έχουν οι μελλοντικοί εξυ-
πηρετητές από την άποψη συσκευών αποθήκευσης, πυρήνων, μνήμης και σχετικών
διασυνδεδεμένων δικτύων. Επιπρόσθετα ο διαμοιρασμός πόρων μεταξύ διαφορετικών
εργασιών σε διαμοιραζόμενες πλατφόρμες έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση της παρεμ-
βολής καθώς αυξάνεται το πλήθος των φυσικών πόρων που διαχειρίζεται το μονοπάτι
Ε/Ε και οι εφαρμογές τείνουν να εξαρτώνται περισσότερο από την λειτουργία Ε/Ε.
Σε αυτή την εργασία εξετάζουμε πως ο διαχωρισμός του μονοπατιού Ε/Ε μπορεί
να συμβάλει στη μείωση της συμφόρησης που προκαλείται από τον χωρικό παραλλη-
λισμό καθώς επίσης και από την αλληλεπιδραση των εργασιών. Παρουσιάζουμε το
Bladefs, ενα σύστημα αρχείων υλοποιήμενο σε επίπεδο πυρήνα το οποίο υποστηρίζει
το διαχωρισμό του μονοπατιού Ε/Ε. Το Bladefs είναι ένα διαφανές, συμβατό με το
εικονικό σύστημα αρχείων (VFS) και παρέχει την ελάχιστη απαιτούμενη λειτουργι-
κότητα για να διαχειρίζεται την λειτουργία Ε/Ε σε αρχεία και είναι ικανό να εκτελέσει
πραγματικές εφαρμογές και εργασίες. Στηρίζεται πάνω σε τρία επίπεδα, ένα διαχω-
ριζόμενο εκχωρητή μνήμης, μια διαχωριζόμενη κρυφή μνήμη και ένα διαχωρισμένο
ημερολόγιο (journal) για επιπρόσθετες λειτουργίες. Παρουσιάζουμε τη σχεδίαση του
Bladefs, όπως επίσης και το διαχωρισμό της λειτουργικότητας μεταξύ των επιπέδων
που απαιτούνται για την δημιουργία του διαχωρισμού στο μονοπάτι Ε/Ε.
Η καινοτομία μας με το Bladefs είναι το ότι δίνοντας τη δυνατότητα να διαχωρίζου-
με το μονοπάτι Ε/Ε επιτυγχάνουμε μείωση στη συμφόρηση αλλά και στην απομόνω-
ση μεταξύ διαφορετικών εργασιών. Επίσης, κάνοντας χρήση του διαχωρισμού μας
επιτρέπει την κλιμακωτή βελτίωση της απόδοσης του συστήματος καθώς αυξάνεται ο
αριθμός των διαχωρισμών. Τέλος αξιολογούμε το Bladefs χρησιμοποιώντας πραγματι-
κές εφαρμογές όπως OLAP, OLTP, αλλά και μικροεφαρμογές. Τα αποτελέσματά μας
δείχνουν ότι χρησιμοποιώντας την τεχνική του διαμοιρασμού μπορεί να απομονώθει η
παρεμβολή μεταξύ διαφορετικών εργασιών σε πόρους (μνήμη, συσκευές αποθήκευσης
και πυρήνες) που παρέχονται σε επίπεδο κόμβου (host) ανάμεσα στο μονοπάτι Ε/Ε
καταλήγοντας στην εξάλειψη της κυμαινόμενης απόδοσης σε διαμοιραζόμενες πλατ-
φόρμες. Γενικά μπορούμε να βελτιώσουμε την απόδοση του συστήματος αυξάνοντας
τον αριθμό των διαχωρισμών.
|
Bladefs: Design and Implementation of a kernel level file system for scalable storage servers
