【摘 要】
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近年来,随着低传输延迟的远端直接内存访问（Remote Direct Memory Access,RDMA）技术和低持久化存储开销的新型持久性内存（Persistent Memory,PM）技术逐渐成熟,其被广泛用于加速分布式副本的数据复制过程。然而,现有复制协议为了保证强一致性的本地读取往往要求在更新提交之前完成所有副本的数据拷贝,这增加了关键路径上的复制开销同时限制了扩展性。此外,随着持久化硬
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近年来,随着低传输延迟的远端直接内存访问（Remote Direct Memory Access,RDMA）技术和低持久化存储开销的新型持久性内存（Persistent Memory,PM）技术逐渐成熟,其被广泛用于加速分布式副本的数据复制过程。然而,现有复制协议为了保证强一致性的本地读取往往要求在更新提交之前完成所有副本的数据拷贝,这增加了关键路径上的复制开销同时限制了扩展性。此外,随着持久化硬件技术的成熟,少量的关键数据副本即可提供足够的故障恢复冗余。如何利用新硬件实现性能,可靠性和强一致性保证之间的平衡成为当下复制协议设计的一个核心挑战。为了解决现有复制协议上述的不足,提出了一种基于RDMA和PM的元数据和数据解耦的异步数据复制协议,该复制协议包含两部分关键内容。首先,该协议将复制协议中的成员划分为主节点对和副本节点链,主节点对利用PM的低开销持久化特性进行快速同步复制并提供故障恢复保证;从节点链以链式拓扑组织,接收主节点对的元数据广播,同时通过上下游内存感知的数据放置策略使用单边RDMA通信进行低延迟且低CPU消耗的异步数据复制,以提供额外的数据冗余以及负载均衡的本地读取。其次,为了满足该复制协议高吞吐、低延迟的设计要求,提出了一种基于RDMA和PM的高性能多线程数据复制框架。该复制框架首先提供了高效的大页持久内存管理策略;其次实现了高性能的多线程RDMA复制框架,并应用了RDMA批处理消息确认优化;最后设计了共享数据访问和分区数据访问的并发控制机制,引入了缓存友好的多线程消息队列,保证了多线程复制的效率。实验结果表明,这种解耦的异步数据复制协议在高性能多线程复制框架的实现下,比现有的最先进的链拓扑和星形拓扑复制协议的在特定负载的写延迟最高可降低83%,平均写延迟降低71%;在16 KB大粒度复制负载下吞吐最高提升3.5倍,平均吞吐提高89%。同时具有良好的节点间和多线程可扩展性。源自实验结果的结论也可以为数据复制应用如何选择复制协议提供指导意义。
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