本文關(guān)鍵詞：一種面向存儲(chǔ)系統(tǒng)的并發(fā)編程框架的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，各種各樣的應(yīng)用層出不窮，用戶基數(shù)的不斷攀升，使得支撐這些應(yīng)用服務(wù)器后臺(tái)承受著巨大的并發(fā)壓力。伴隨著半導(dǎo)體硬件和體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展，多核心多線程CPU已經(jīng)是目前時(shí)代的主流，所以我們有機(jī)會(huì)、有能力利用這一類性能強(qiáng)大的硬件設(shè)備去解決高并發(fā)帶來(lái)的挑戰(zhàn)。然而，多核心多線程處理器由于其特有的體系結(jié)構(gòu)，以前的遺產(chǎn)應(yīng)用并不能充分的發(fā)揮它們的硬件性能，程序開(kāi)發(fā)者不得不重新針對(duì)其架構(gòu)編寫相應(yīng)的應(yīng)用。但是與傳統(tǒng)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)相比，編寫針對(duì)并發(fā)的應(yīng)用難度也更大，對(duì)于開(kāi)發(fā)人員的要求也更高。針對(duì)這一現(xiàn)狀，近些年來(lái)，不斷地有新的技術(shù)、新的方法提出或者演進(jìn)，用以降低并發(fā)應(yīng)用的門檻，提高開(kāi)發(fā)的效率。 本文在分析總結(jié)現(xiàn)有技術(shù)和方案的基礎(chǔ)上，針對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)這一典型的高并發(fā)應(yīng)用，從線程的調(diào)度、IO的控制等方面進(jìn)行了一系列深入的研究，提出了一種基于多線程調(diào)度的適用于存儲(chǔ)系統(tǒng)的并發(fā)編程框架，其主要貢獻(xiàn)如下： 1.在多線程調(diào)度機(jī)制方面，本文提出了一種基于核心線程池的多線程調(diào)度機(jī)制，有效地降低了在多線程應(yīng)用運(yùn)行過(guò)程中，因大量線程反復(fù)開(kāi)啟、銷毀帶來(lái)的系統(tǒng)性能開(kāi)銷；通過(guò)合理的分配調(diào)度機(jī)制，使得不同任務(wù)能夠充分的得到調(diào)度，從機(jī)制上解決了并發(fā)任務(wù)的資源分配；同時(shí)，基于該機(jī)制，使得應(yīng)用運(yùn)行過(guò)程中，任務(wù)的切換可以實(shí)現(xiàn)免鎖的隊(duì)列操作，，進(jìn)一步提高了性能。 2.在研究并發(fā)應(yīng)用內(nèi)部資源調(diào)度機(jī)制的同時(shí)，研究了并發(fā)應(yīng)用對(duì)于外部IO的需求，針對(duì)其外部IO的特點(diǎn)，與內(nèi)部資源調(diào)度框架結(jié)合，設(shè)計(jì)了針對(duì)并發(fā)應(yīng)用的外部IO機(jī)制。這一機(jī)制的異步-非阻塞特性，使得系統(tǒng)的內(nèi)外兩級(jí)資源能夠重疊的獨(dú)立的執(zhí)行任務(wù)，提高了系統(tǒng)資源的利用率。 3.在核心線程池調(diào)度機(jī)制設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的同時(shí)，加入了一種以定時(shí)器中斷為核心的擴(kuò)展調(diào)度機(jī)制，使得框架能夠在一些特定的應(yīng)用執(zhí)行的時(shí)候，實(shí)現(xiàn)定時(shí)觸發(fā)對(duì)系統(tǒng)資源的搶占，強(qiáng)制執(zhí)行。 本文在研究并發(fā)編程的同時(shí)，在通過(guò)參考幾經(jīng)典集中式/分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)后，針對(duì)本文并發(fā)框架的一些技術(shù)要點(diǎn)，基于本文的并發(fā)框架設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基本存儲(chǔ)原型系統(tǒng)，模擬了存儲(chǔ)系統(tǒng)的一些典型功能和特點(diǎn)。 通過(guò)對(duì)原型存儲(chǔ)系統(tǒng)的多個(gè)測(cè)試，數(shù)據(jù)表明了基于并發(fā)編程框架開(kāi)發(fā)的存儲(chǔ)原型系統(tǒng)，從功能上具有可用性，可以對(duì)存儲(chǔ)業(yè)務(wù)進(jìn)行級(jí)別的模擬；從性能上，也具有一定的可行性，充分體現(xiàn)了并發(fā)編程框架對(duì)于外部IO請(qǐng)求和內(nèi)部線程調(diào)控的能力；從系統(tǒng)上，該原型系統(tǒng)能夠利用多核多線程CPU的硬件能力獲得相應(yīng)的性能提升。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP311.1;TP333

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 駱斌,費(fèi)翔林;多線程技術(shù)的研究與應(yīng)用[J];計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展;2000年04期

2 潘利偉;谷建華;朱靖飛;周志超;;基于Erasure Code的分布式文件存儲(chǔ)系統(tǒng)[J];計(jì)算機(jī)工程;2010年17期

本文編號(hào)：1274594