【摘 要】
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近些年来,随着全球数据产生量的爆发式增长,上层应用对底层存储的要求越来越高。与此同时,出现了一系列存储介质、存储协议、网络通信等方面的新兴技术。基于光纤的非易失性内存接口规范（Non-Volatile Memory Express over Fabrics,NVMeo F）扩展了非易失性内存接口规范（Non-Volatile Memory Express,NVMe）语义,广泛应用于分布式存储的高速
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近些年来,随着全球数据产生量的爆发式增长,上层应用对底层存储的要求越来越高。与此同时,出现了一系列存储介质、存储协议、网络通信等方面的新兴技术。基于光纤的非易失性内存接口规范（Non-Volatile Memory Express over Fabrics,NVMeo F）扩展了非易失性内存接口规范（Non-Volatile Memory Express,NVMe）语义,广泛应用于分布式存储的高速互联。但传统分布式存储系统针对机械硬盘和传输控制协议网络所设计的软件栈出现了大量的管理冗余与数据复制,不能充分发挥高速互联协议的作用,成为了新的性能瓶颈。此外,在存储设备异构的场景下,传统分布式存储系统的管理模型也缺乏节点的合理划分和资源的高效配给。针对系统的软件栈冗长问题,分析了存储系统关键路径中的管理机制冗余和数据多次复制引入的额外开销,提出了关键路径轻量化优化方法,包括基于局部逆控制流优化的内存管理机制和基于远程直接内存访问（Remote Direct Memory Access,RDMA）保护域穿透的数据复用方法,降低了关键路径访问延迟。针对系统在存储设备异构场景下的管理模型问题,分析了现有存储系统管理模型的不足,提出了基于自适应划分的域管理模型（Domain Management Model Based on Adaptive Partition,DMM-AP）和基于授权自治的资源管理策略（Resource Management Strategy Based on Authorization and Autonomy,RMS-AA）,提高了系统整体性能。设计实现了原型系统Flame+,并应用了上述的关键路径轻量化和新型管理模型优化方法。测试结果表明,关键路径轻量化方法使得Flame+较采用传统方案的系统每秒I/O操作次数（Input/Output Operations Per Second,IOPS）提升了57.71%～124.28%,带宽提升了66.89%～123.77%,延迟降低了33.86%～36.32%。DMM-AP和RMS-AA使得Flame+的聚合性能几乎呈线性扩展且用户资源分配的时延降低了25.54%～31.30%。整体系统层面,Flame+相较于开源分布式存储系统Ceph和Ceph+SPDK,IOPS分别提高了2.36倍至5.78倍和3.92倍至6.05倍,延迟分别降低了65.89%和72.21%。
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