基于性能隔离的缓存优化技术研究  

Research on Cache Optimization Technology Based on Performance Insulation

作　　者：司成祥[1,2] 孟晓烜[1] 许鲁[1] 

机构地区：[1]中国科学院计算技术研究所,北京100190 [2]中国科学院研究生院,北京100049

出　　处：《计算机研究与发展》2011年第S1期298-305,共8页Journal of Computer Research and Development

基　　金：国家"八六三"高技术研究发展计划基金项目(2007AA01Z402)

摘　　要：在共享存储环境中,传统全局缓存管理的两个缺陷:1)共享缓存空间的多个应用之间相互干扰,每个应用不能公正地共享缓存资源.2)总体的缓存资源利用率较低.设计了一种基于分区的缓存管理系统——PB-Cache.它通过对缓存资源进行分区管理,每个应用具有自己独立的缓存分区,从而减少了不同类型应用负载之间相互干扰.同时,根据具体应用负载特征,每个缓存分区可选择最优的缓存容量从而提高分区缓存资源利用率.为验证PB-Cache在实际系统中的可行性和有效性,在Linux内核下实现了该系统.实验数据表明,系统的读性能和Linuxvfscache相当,而写性能要好于Linuxvfscache,表明了系统实现的有效性.在性能隔离测试中,整体平均性能提升45%,最大提升67%;单个应用性能最大提升136%.这说明了PB-Cache的缓存分区机制有效地实现了应用性能隔离,使得应用之间的性能干扰明显降低;而且根据应用的缓存收益,合理地分配每个应用的缓存容量,有效提高了应用的整体性能.在共享存储环境中,传统全局缓存管理的两个缺陷:1)共享缓存空间的多个应用之间相互干扰,每个应用不能公正地共享缓存资源.2)总体的缓存资源利用率较低.设计了一种基于分区的缓存管理系统——PB-Cache.它通过对缓存资源进行分区管理,每个应用具有自己独立的缓存分区,从而减少了不同类型应用负载之间相互干扰.同时,根据具体应用负载特征,每个缓存分区可选择最优的缓存容量从而提高分区缓存资源利用率.为验证PB-Cache在实际系统中的可行性和有效性,在Linux内核下实现了该系统.实验数据表明,系统的读性能和Linuxvfscache相当,而写性能要好于Linuxvfscache,表明了系统实现的有效性.在性能隔离测试中,整体平均性能提升45%,最大提升67%;单个应用性能最大提升136%.这说明了PB-Cache的缓存分区机制有效地实现了应用性能隔离,使得应用之间的性能干扰明显降低;而且根据应用的缓存收益,合理地分配每个应用的缓存容量,有效提高了应用的整体性能.

关 键 词：缓存管理 性能隔离 区分服务 缓存分区 共享存储 

分 类 号：TP3[自动化与计算机技术—计算机科学与技术]