【摘 要】
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为了提高数据中心资源利用率以及降低成本,不同类型的应用往往会被混合部署在同一台服务器上。然而,由于吞吐型应用会对延迟敏感型应用造成极大的I/O干扰,为延迟敏感型应用提供低延迟的I/O服务从而快速响应客户端的请求至关重要。相较于传统的固态硬盘,超低延迟固态硬盘（如英特尔傲腾固态硬盘）可以提供极低的访问延迟。然而,如果简单地将此类硬盘应用在数据中心中,严重的I/O干扰将使得延迟敏感型应用不能充分利用超
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为了提高数据中心资源利用率以及降低成本,不同类型的应用往往会被混合部署在同一台服务器上。然而,由于吞吐型应用会对延迟敏感型应用造成极大的I/O干扰,为延迟敏感型应用提供低延迟的I/O服务从而快速响应客户端的请求至关重要。相较于传统的固态硬盘,超低延迟固态硬盘（如英特尔傲腾固态硬盘）可以提供极低的访问延迟。然而,如果简单地将此类硬盘应用在数据中心中,严重的I/O干扰将使得延迟敏感型应用不能充分利用超低延迟固态硬盘的特性。由于I/O干扰发生在多层I/O堆栈上,如何降低延迟敏感型应用的I/O延迟,同时避免对吞吐型应用的性能造成较大影响,依然值得深入讨论。对存储堆栈的读写路径详细分析表明,吞吐型应用对延迟敏感型应用的I/O干扰主要发生在三个层面:文件系统中复合事务的提交,固态硬盘中的资源争用,以及昂贵的进程调度。为解决上述问题,整体跨栈的I/O调度机制FastResponse,在多层I/O堆栈上识别延迟敏感型应用并且采用合适的调度方法,从而削减跨栈I/O争用,使得超低延迟固态硬盘发挥更大的效能。具体而言,首先FastResponse在文件系统层提出了细粒度的日志方案,仅提交文件级事务,从而避免提交复合事务导致的长延迟;其次,在多队列块层提供适配超低延迟固态硬盘特性的I/O调度器,限流吞吐型应用的I/O请求,从而减少块设备中的资源争用。最后,FastResponse重新设计了Completely Fair Scheduler（CFS）进程调度器,采用抢占的方法提高延迟敏感型应用的优先级,使得进程唤醒之后能够迅速调度。实验结果表明,与Linux内核和最新工作SelectISR相比,FastResponse可以分别将延迟敏感型应用的平均响应时间减少18%～70%和10%～67%,并分别将第99百分位的响应时间减少58%～80%和52%～78%,而吞吐型应用的性能损失不超过6%。
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