面向存储网络的融合I/O模拟器设计与实现

在现有计算机系统结构中,要实现跨节点的数据存储操作,数据需要先经过本地网卡、远程网卡、远程内存才能到达远程存储设备。这一过程通常还需要远程节点操作系统和应用软件的参与才能完成。随着硬件技术的发展,存储设备的访问延迟大幅下降。为了进一步降低节点数据传输延迟,充分发挥存储设备的性能优势,本文设计了面向网络与存储的融合I/O设备模型UIO,通过让多个功能模块共享存储设备中的内存和数据通路,以简化跨节点数据存储的传输通路优化。并加入辅助计算功能实现数据处理操作,通过与可编程硬件的结合,可以让用户定制辅助计算模块,提高UIO设备的处理效率,扩展应用场景。设计并实现了面向key-value存储系统的UIO设备模拟器,使用4 kB长度value的情况下,与传统数据通路对比,远程put延迟可以降低31%,远程get延迟减少20%。综合指令延迟和指令使用频率对整体操作延迟进行分析,UIO设备在目标场景中预期可以达到比传统数据通路更低的延迟。