存儲系統(tǒng)性能管理問題的研究.pdf

1、隨著計算機理論與技術的迅猛發(fā)展以及新型高端應用的不斷涌現(xiàn)，為更好地滿足實際需求，存儲系統(tǒng)的系統(tǒng)規(guī)模變得日益龐大，系統(tǒng)復雜度急劇增長，當前數(shù)據(jù)中心的存儲系統(tǒng)管理成本在IT基礎設施的系統(tǒng)總體擁有成本中已占有很大比重。
　　 因此，存儲系統(tǒng)管理問題成為存儲系統(tǒng)領域亟待研究的課題。
　　 性能管理作為存儲系統(tǒng)管理的重要子領域，主要包括應用服務質量中的性能保證、系統(tǒng)配置管理、系統(tǒng)性能問題診斷、系統(tǒng)性能建模、系統(tǒng)容量規(guī)劃、系統(tǒng)性能調

2、優(yōu)等問題。圍繞存儲系統(tǒng)性能管理領域的四個核心問題進行研究，取得了相應的研究進展。
　　 共享存儲服務器在實際生產場合得到了廣泛部署，不僅能降低存儲系統(tǒng)管理復雜度，方便系統(tǒng)管理，同時還減少了系統(tǒng)運營成本。然而，存儲系統(tǒng)資源的共享直接導致了應用服務質量（主要指性能）的不可預測性。提出了一種I/O 調度算法，該算法的核心思想采用基于權重的完全公平排隊，在多個前端并發(fā)應用之間分配底層存儲資源，從而實現(xiàn)各個應用負載的性能保證。
　　

3、 在當前數(shù)據(jù)中心，無論是虛擬服務器，還是附網存儲系統(tǒng)，抑或是大規(guī)模集群存儲系統(tǒng)，已廣泛采用存儲系統(tǒng)資源整合的共享模式。為提高存儲系統(tǒng)的資源利用率，同時實現(xiàn)應用性能的有效管理，提出了一種基于控制論方法的共享存儲系統(tǒng)性能管理框架，該框架被設計為一個性能管理系統(tǒng)，因存儲系統(tǒng)和應用負載的動態(tài)特征，該性能管理系統(tǒng)采用自適應控制方法論，參照預先指定的利用率目標，在線捕獲系統(tǒng)性能模型，動態(tài)調整控制器參數(shù)，控制器驅動執(zhí)行器產生控制動作，從而實現(xiàn)面向利

4、用率的性能控制目標。另外，出于探索性目的，還給出了相對服務質量模型下性能管理系統(tǒng)的設計。
　　 存儲系統(tǒng)性能模型的獲取對于存儲系統(tǒng)的設計、管理以及性能評價均具有重要意義。區(qū)別于傳統(tǒng)的第一原理建模方法，提出了一種黑箱風格的存儲系統(tǒng)性能模型提取方法，該方法通過監(jiān)測I/O 負載特征和系統(tǒng)性能，利用多元回歸理論，分析得到I/O 負載特征與系統(tǒng)性能之間的映射關系，從而提取出系統(tǒng)的性能模型。實驗結果表明所提取性能模型具有較高的精確度，同時，

5、為了驗證性能模型的有效性與實用性，還給出了性能模型在性能預測與what-if分析兩個重要存儲系統(tǒng)管理問題場景下的應用實例。
　　 當前高性能存儲系統(tǒng)的龐大規(guī)模和高復雜度使得系統(tǒng)配置問題日益突出，系統(tǒng)的缺省配置或經驗配置常常使系統(tǒng)工作于次優(yōu)或異常狀態(tài)。存儲系統(tǒng)性能調優(yōu)不僅能大幅提高系統(tǒng)性能，而且還能有效提高系統(tǒng)資源利用率，降低系統(tǒng)總體成本。為此，提出了一種基于統(tǒng)計分析的存儲系統(tǒng)性能調優(yōu)方法，該方法主要分為兩個步驟：