新型非易失存储I/O栈综述

随着新型非易失存储介质的出现,软件I/O栈的开销已经成为存储系统的性能瓶颈.首先详述了基于磁盘的传统I/O栈的各个软件层次和请求经过I/O栈的一般流程.在分析了传统I/O栈在闪存(flash)、相变存储器(phase change memory,PCM)等新型非易失存储介质构成的存储系统中存在的问题后,对专门为PCIe固态硬盘(solid state drive,SSD)设计的高性能主机控制器接口——NVMe接口及基于该接口的I/O栈、请求流程进行了详细介绍.最后,针对相变存储器、阻变存储器(resistive randomaccess memory,RRAM)和自旋转移矩磁阻随机存储器(spin-transfer torque magnetic random access memory,STT-MRAM)等下一代存储介质,对I/O栈在中断使用、文件系统权限检查等方面带来的性能问题进行了详细分析,指出未来I/O栈设计要考虑的问题.

面向IO服务器的高性能存储器的实现与优化

高性能计算机性能增长迅速,但作为主要存储设备的机械式硬盘速度提升缓慢,严重影响了高性能服务器的总体性能。基于Flash的固态盘虽然可以解决读性能问题,但在使用寿命和随机写性能方面存在不足。本文介绍了一种基于RAM的高性能存储器实现技术。设计中通过精简驱动层次、多级流水、中断合并等技术,将IO访问路径上的软件开销降低,从而充分发挥RAM在高并发随机访问下的性能。测试结果表明,该存储器随机访问下读写IOPS分别是常见SSD的5倍和30倍。

VxWorks6.8操作系统下NVMe驱动设计

非易失存储器(NVMe)协议是寄存器级的传输协议,用于实现主控软件与非易失存储设备间的数据传输,其在设计时针对固态硬盘(SSD)特性优化了命令发送和完成路径,通过PCIe链路传输数据,利用PCIe高带宽实现高速数据传输。阐述了VxWorks 6.8实时操作系统下NVMe驱动设计流程,实现了NVMe协议的基本功能,并测试验证其功能和效率;测试结果表明,该系统下NVMe驱动发挥了较高的性能,单向数据传输速率约为700 MB/s(PCIe1.0×4),相较于SATA接口SSD有极大的性能提升,具有广泛的应用价值。