本發(fā)明涉及固態(tài)硬盤性能監(jiān)測,尤其涉及一種固態(tài)硬盤的實時性能檢測方法及系統(tǒng)。
背景技術:
1、隨著計算機系統(tǒng)性能的不斷提升,固態(tài)硬盤作為高性能存儲設備,正在被廣泛應用于工業(yè)自動化、邊緣計算等領域。這些應用場景通常要求存儲設備具有可靠、高效的實時性能保障。然而,由于固態(tài)硬盤本身的微觀物理特性,在長期高強度工作負載下,其性能可能會出現不同程度的退化,如讀寫速度降低、訪問延遲增大等。這些性能變化會直接影響到上層應用系統(tǒng)的穩(wěn)定運行,給用戶和設備運維帶來諸多挑戰(zhàn)。
2、傳統(tǒng)的固態(tài)硬盤性能檢測方法,通常依賴于靜態(tài)的基準測試或人工觀測,難以實時反映硬盤在實際工作環(huán)境下的動態(tài)性能特征。這種方法不僅無法及時反映固體硬盤的實時性能,得到的性能結果也不準確,因此,迫切需要一種智能化的固態(tài)硬盤實時性能檢測方法,能夠深入洞察硬盤在復雜工作負載下的實時性能表現,為關鍵應用系統(tǒng)提供可靠的性能保障。
技術實現思路
1、本發(fā)明為解決上述技術問題,提出了一種固態(tài)硬盤的實時性能檢測方法及系統(tǒng),以解決至少一個上述技術問題。
2、為實現上述目的,本發(fā)明提供一種固態(tài)硬盤的實時性能檢測方法,包括以下步驟:
3、步驟s1:對固態(tài)硬盤進行空閑扇區(qū)識別,并進行標記塊常態(tài)化運行植入處理,得到多個常態(tài)化運行植入標記塊;
4、步驟s2:對多個常態(tài)化運行植入標記塊進行順序數據訪問請求,并進行硬盤磁頭尋道追蹤分析,構建全局尋道追蹤軌跡;
5、步驟s3:對全局尋道追蹤軌跡進行標記塊理論訪問速度計算,并進行訪問延遲計算,從而得到硬盤常態(tài)化訪問延遲數據;
6、步驟s4:對固態(tài)硬盤進行校驗塊遞進植入分析,并進行硬盤負載演化,從而生成每一個方案的硬盤負載數據;
7、步驟s5:對每一個方案的硬盤負載數據進行負載趨勢下降突變識別,并進行最大運行負載計算,從而得到固態(tài)硬盤實時最大運行負載數據;
8、步驟s6:對硬盤常態(tài)化訪問延遲數據及固態(tài)硬盤實時最大運行負載數據進行綜合性能評估,以生成固態(tài)硬盤實時性能評估結果。
9、本發(fā)明通過識別硬盤上的空閑扇區(qū),避免對正在使用的數據塊進行干擾,確保檢測過程不會影響正常業(yè)務,在空閑扇區(qū)上植入標記塊并進行常態(tài)化運行,模擬出硬盤的正常工作狀態(tài),為后續(xù)的性能分析提供可靠的基準數據,順序訪問標記塊最大化利用硬盤的并行讀寫能力,從而更準確地反映硬盤的實際性能表現,通過對磁頭尋道軌跡的分析,深入了解硬盤的工作機制,為性能瓶頸的診斷提供重要依據,計算標記塊的理論訪問速度,得到硬盤最佳工作狀態(tài)下的性能指標,同時計算實際的訪問延遲,反映出硬盤在實際負載下的性能表現,為性能分析提供全面的數據支撐,通過遞進植入校驗塊,模擬出不同負載強度下硬盤的工作狀態(tài),為后續(xù)的負載分析提供基礎數據,對硬盤負載進行演化分析,更加全面地反映出硬盤在復雜工作條件下的性能變化,識別負載下降的突變點,精準地定位出硬盤的性能極限,為合理配置硬盤容量提供依據,計算出硬盤的最大運行負載,為業(yè)務系統(tǒng)的硬盤選型提供重要參考,將硬盤的常態(tài)化訪問延遲和最大運行負載兩個關鍵指標進行綜合分析,全面反映出硬盤的實時性能表現,這種基于多維度數據的性能評估方法,更準確地診斷出硬盤的性能瓶頸,為優(yōu)化策略的制定提供依據。
10、優(yōu)選地,步驟s1包括以下步驟:
11、步驟s11:對固態(tài)硬盤進行邏輯塊掃描處理,識別固態(tài)硬盤邏輯塊數據;
12、步驟s12:對固態(tài)硬盤邏輯塊數據進行空閑扇區(qū)識別,提取固態(tài)硬盤空閑扇區(qū);
13、步驟s13:對固態(tài)硬盤空閑扇區(qū)進行逐個扇區(qū)利用率計算,從而得到每一個空閑扇區(qū)的空間利用率;
14、步驟s14:基于每一個空閑扇區(qū)的空間利用率對固態(tài)硬盤進行標記塊常態(tài)化運行植入處理,得到多個常態(tài)化運行植入標記塊。
15、本發(fā)明通過邏輯塊掃描處理準確識別固態(tài)硬盤中存儲的邏輯塊數據,幫助系統(tǒng)了解硬盤中存儲的數據結構,從而為后續(xù)的數據操作和分析提供準確的數據基礎,通過對固態(tài)硬盤邏輯塊數據進行空閑扇區(qū)的識別和提取,系統(tǒng)能夠有效地辨別出硬盤中未被占用的空間,的結果優(yōu)化硬盤的存儲空間利用率,提高數據的存儲效率,逐個扇區(qū)計算空閑扇區(qū)的利用率,系統(tǒng)得知每個空閑扇區(qū)的具體空間利用情況,對于了解硬盤存儲空間的利用情況至關重要,為后續(xù)的存儲優(yōu)化提供了重要信息,根據空閑扇區(qū)的空間利用率,對固態(tài)硬盤進行標記塊的常態(tài)化運行植入處理,為后續(xù)的硬盤延遲監(jiān)測計算創(chuàng)造實驗基礎。
16、優(yōu)選地,步驟s14具體步驟為:
17、對固態(tài)硬盤空閑扇區(qū)進行扇區(qū)空間分布分析,以生成空閑扇區(qū)空間分布數據;
18、對空閑扇區(qū)空間分布數據進行扇區(qū)分布拓撲關聯(lián)分析,構建扇區(qū)空閑分布拓撲圖;
19、基于每一個空閑扇區(qū)的空間利用率進行最大校驗塊植入計算,從而得到每一個空閑扇區(qū)的最大校驗塊植入數量;
20、根據每一個空閑扇區(qū)的最大校驗塊植入數量進行校驗塊分布均勻約束分析,提取校驗塊植入均勻約束數據;
21、根據校驗塊植入均勻約束數據對扇區(qū)空閑分布拓撲圖進行最佳植入分析,從而得到每一個空閑扇區(qū)的最佳植入數量;
22、根據每一個空閑扇區(qū)的最佳植入數量對固態(tài)硬盤進行標記塊隨機植入處理,得到多個常態(tài)化運行植入標記塊。
23、本發(fā)明通過對固態(tài)硬盤空閑扇區(qū)進行分析,生成了空閑扇區(qū)空間分布數據,系統(tǒng)了解硬盤中空閑空間的分布情況,為后續(xù)的優(yōu)化提供了基礎數據,在空閑扇區(qū)空間分布數據的基礎上,進行扇區(qū)分布拓撲關聯(lián)分析,構建扇區(qū)空閑分布拓撲圖,幫助可視化硬盤空間的結構,發(fā)現扇區(qū)之間的關聯(lián)性,為后續(xù)的植入計算提供依據,基于空閑扇區(qū)的空間利用率,計算每個空閑扇區(qū)的最大校驗塊植入數量,確定最大可容納的校驗塊數量,為數據校驗和冗余提供支持,根據最大校驗塊植入數量,進行校驗塊分布均勻約束分析,提取校驗塊植入均勻約束數據,確保校驗塊在硬盤上的均勻分布,提高數據的安全性和可靠性,基于校驗塊植入均勻約束數據,對扇區(qū)空閑分布拓撲圖進行最佳植入分析,得到每個空閑扇區(qū)的最佳植入數量,優(yōu)化校驗塊的分布,提高數據的讀寫效率和硬盤的穩(wěn)定性。
24、優(yōu)選地,步驟s2具體步驟為:
25、步驟s21:對多個常態(tài)化運行植入標記塊進行順序編碼,得到植入標記塊編碼序列;
26、步驟s22:基于植入標記塊編碼序列進行順序數據訪問請求,記錄每一個標記塊的訪問請求數據;
27、步驟s23:對每一個標記塊的訪問請求數據進行硬盤磁頭尋道追蹤分析,生成每一個標記塊的磁頭尋道追蹤軌跡;
28、步驟s24:對每一個標記塊的磁頭尋道追蹤軌跡進行時序連接處理,構建全局尋道追蹤軌跡。
29、本發(fā)明通過對多個常態(tài)化運行植入標記塊進行順序編碼,得到植入標記塊編碼序列,這樣的編碼序列確定標記塊的排列順序,為后續(xù)數據訪問請求和性能分析提供依據,基于植入標記塊編碼序列,進行順序數據訪問請求,記錄每個標記塊的訪問請求數據,模擬真實數據訪問情況,為后續(xù)的性能分析和優(yōu)化提供準確的數據支持,對每個標記塊的訪問請求數據進行硬盤磁頭尋道追蹤分析,生成每個標記塊的磁頭尋道追蹤軌跡,這種分析了解磁頭在硬盤上的移動情況,為提高數據讀取速度和硬盤性能提供重要信息,對每個標記塊的磁頭尋道追蹤軌跡進行時序連接處理,構建全局尋道追蹤軌跡,這個全局尋道追蹤軌跡幫助優(yōu)化數據的讀取路徑,提高硬盤的讀取效率和性能穩(wěn)定性。
30、優(yōu)選地,步驟s3具體步驟為:
31、步驟s31:對多個常態(tài)化運行植入標記塊進行相鄰標記塊間隔計算,提取多個標記塊間隔距離;
32、步驟s32:提取每一個標記塊的訪問請求數據提取啟始、終止時間戳;
33、步驟s33:根據啟始、終止時間戳對多個標記塊間隔距離進行標記塊理論訪問速度計算,以生成標記塊理論訪問速度;
34、步驟s34:基于標記塊理論訪問速度對全局尋道追蹤軌跡進行訪問延遲計算,從而得到硬盤常態(tài)化訪問延遲數據。
35、本發(fā)明通過對多個常態(tài)化運行植入標記塊進行相鄰標記塊間隔計算,提取多個標記塊間隔距離,了解標記塊之間的空間分布,為后續(xù)訪問速度和延遲計算提供基礎數據,提取每個標記塊的訪問請求數據的啟始和終止時間戳,這些時間戳記錄確定標記塊的訪問持續(xù)時間,為后續(xù)的速度和延遲計算提供時間參考,根據每個標記塊的啟始和終止時間戳以及標記塊間隔距離,計算多個標記塊的理論訪問速度,了解標記塊之間的訪問速度情況,為后續(xù)延遲計算提供依據,基于標記塊理論訪問速度,對全局尋道追蹤軌跡進行訪問延遲計算,得到硬盤的常態(tài)化訪問延遲數據,這個延遲數據幫助評估硬盤的訪問性能,發(fā)現并優(yōu)化潛在的延遲問題,提高硬盤的實時性能。
36、優(yōu)選地,步驟s34的具體步驟為:
37、根據啟始、終止時間戳對每一個標記塊的磁頭尋道追蹤軌跡進行訪問速度計算,得到每一個標記塊的訪問速度參數;
38、基于每一個標記塊的訪問速度參數對標記塊理論訪問速度進行理論偏差識別,提取訪問速度偏差的標記塊;
39、對訪問速度偏差的標記塊進行訪問延遲計算,從而得到標記塊訪問延遲數據;
40、根據標記塊訪問延遲數據對全局尋道追蹤軌跡進行訪問延遲分布分析,從而得到全局軌跡延遲分布數據;
41、對全局軌跡延遲分布數據進行常態(tài)化延遲平均計算,從而得到硬盤常態(tài)化訪問延遲數據。
42、本發(fā)明通過每個標記塊的啟始和終止時間戳,對磁頭尋道追蹤軌跡進行訪問速度計算,得到每個標記塊的訪問速度參數,了解每個標記塊的實際訪問速度情況,基于每個標記塊的訪問速度參數,識別標記塊的理論訪問速度與實際訪問速度之間的偏差,提取訪問速度偏差的標記塊,發(fā)現訪問速度異常或偏差較大的標記塊,為后續(xù)延遲分析做準備,對訪問速度偏差的標記塊進行訪問延遲計算,得到標記塊的訪問延遲數據,這個步驟量化訪問速度偏差對訪問延遲的影響,進一步分析硬盤的性能狀況,根據標記塊訪問延遲數據,對全局尋道追蹤軌跡進行訪問延遲分布分析,得到全局軌跡延遲分布數據,了解整體的訪問延遲情況和分布特點,對全局軌跡延遲分布數據進行常態(tài)化延遲平均計算,得到硬盤的常態(tài)化訪問延遲數據,能夠提供硬盤常態(tài)化訪問延遲的平均值,為評估硬盤的性能提供重要指標。
43、優(yōu)選地,步驟s4的具體步驟為:
44、步驟s41:根據每一個空閑扇區(qū)的最大校驗塊植入數量進行校驗塊遞進植入分析,從而得到校驗塊數量遞進植入方案;
45、步驟s42:基于校驗塊數量遞進植入方案對固態(tài)硬盤進行遞進植入模擬,并獲取每一個方案的實時硬盤狀態(tài)數據;
46、步驟s43:對每一個方案的實時硬盤狀態(tài)數據進行整體吞吐率計算,生成每一個方案的硬盤實時吞吐率;
47、步驟s44:根據每一個方案的硬盤實時吞吐率進行硬盤負載演化,從而生成每一個方案的硬盤負載數據。
48、本發(fā)明通過根據每個空閑扇區(qū)的最大校驗塊植入數量,進行校驗塊數量遞進植入分析,得到校驗塊數量遞進植入方案,確定最佳的校驗塊植入數量方案,以提高硬盤的穩(wěn)定性和性能,基于校驗塊數量遞進植入方案對固態(tài)硬盤進行遞進植入模擬,獲取每個方案的實時硬盤狀態(tài)數據,評估不同方案對硬盤性能的影響,為性能調優(yōu)提供實驗數據,對每個方案的實時硬盤狀態(tài)數據進行整體吞吐率計算,生成每個方案的硬盤實時吞吐率,了解不同方案下硬盤的數據讀寫能力,為選擇最佳方案提供依據,根據每個方案的硬盤實時吞吐率,進行硬盤負載演化分析,生成每個方案的硬盤負載數據,評估硬盤的負載情況,發(fā)現潛在的負載瓶頸和優(yōu)化空間。
49、優(yōu)選地,步驟s5的具體步驟為:
50、步驟s51:對每一個方案的硬盤負載數據進行時序負載變化分析,生成硬盤時序負載變化數據;
51、步驟s52:對硬盤時序負載變化數據進行趨勢變化擬合,以構建硬盤負載趨勢曲線;
52、步驟s53:對硬盤負載趨勢曲線進行趨勢下降突變識別,標記負載趨勢下降突變節(jié)點;
53、步驟s54:根據負載趨勢下降突變節(jié)點定義為硬盤性能瓶頸節(jié)點;
54、步驟s55:對硬盤性能瓶頸節(jié)點進行最大運行負載計算,從而得到固態(tài)硬盤實時最大運行負載數據。
55、本發(fā)明通過對每個方案的硬盤負載數據進行時序負載變化分析,生成硬盤時序負載變化數據,了解硬盤負載隨時間的變化規(guī)律,為后續(xù)趨勢分析提供數據基礎,對硬盤時序負載變化數據進行趨勢變化擬合,構建硬盤負載趨勢曲線,發(fā)現負載的整體變化趨勢,為性能瓶頸的識別提供依據,對硬盤負載趨勢曲線進行趨勢下降突變識別,標記負載趨勢下降突變節(jié)點,捕捉負載下降的突變點,指示性能瓶頸的出現,根據負載趨勢下降突變節(jié)點定義為硬盤性能瓶頸節(jié)點,明確標識出性能瓶頸的位置,為后續(xù)性能優(yōu)化提供方向,對硬盤性能瓶頸節(jié)點進行最大運行負載計算,得到固態(tài)硬盤的實時最大運行負載數據,確定硬盤在性能瓶頸情況下的最大承載能力,為系統(tǒng)性能規(guī)劃和負載管理提供參考。
56、優(yōu)選地,步驟s6的具體步驟為:
57、步驟s61:對硬盤常態(tài)化訪問延遲數據及固態(tài)硬盤實時最大運行負載數據進行參數標準化處理,從而得到標準化訪問延遲數據及標準化實時最大運行負載數據;
58、步驟s62:對標準化訪問延遲數據及標準化實時最大運行負載數據進行綜合性能評估,以生成固態(tài)硬盤實時性能評估結果;
59、步驟s63:基于固態(tài)硬盤實時性能評估結果對固態(tài)硬盤進行實時性能優(yōu)化,構建固態(tài)硬盤性能優(yōu)化策略。
60、本發(fā)明通過對硬盤常態(tài)化訪問延遲數據和固態(tài)硬盤實時最大運行負載數據進行參數標準化處理,得到標準化訪問延遲數據和標準化實時最大運行負載數據,將不同類型的數據統(tǒng)一標準化處理,方便后續(xù)性能評估和比較,對標準化訪問延遲數據和標準化實時最大運行負載數據進行綜合性能評估,生成固態(tài)硬盤的實時性能評估結果,這能夠綜合考慮訪問延遲和運行負載兩方面的數據,為硬盤性能提供全面評估,基于固態(tài)硬盤的實時性能評估結果,對固態(tài)硬盤進行實時性能優(yōu)化,構建固態(tài)硬盤性能優(yōu)化策略,根據評估結果有針對性地優(yōu)化硬盤性能,提高系統(tǒng)整體性能和穩(wěn)定性。
61、在本說明書中,提供一種固態(tài)硬盤的實時性能檢測系統(tǒng),用于執(zhí)行如上所述的固態(tài)硬盤的實時性能檢測方法,包括:
62、標記塊植入模塊,用于對固態(tài)硬盤進行空閑扇區(qū)識別,并進行標記塊常態(tài)化運行植入處理,得到多個常態(tài)化運行植入標記塊;
63、全局尋道模塊,用于對多個常態(tài)化運行植入標記塊進行順序數據訪問請求,并進行硬盤磁頭尋道追蹤分析,構建全局尋道追蹤軌跡;
64、訪問延遲模塊,用于對全局尋道追蹤軌跡進行標記塊理論訪問速度計算,并進行訪問延遲計算,從而得到硬盤常態(tài)化訪問延遲數據;
65、硬盤負載演化模塊,用于對固態(tài)硬盤進行校驗塊遞進植入分析,并進行硬盤負載演化,從而生成每一個方案的硬盤負載數據;
66、最大運行負載模塊,用于對每一個方案的硬盤負載數據進行負載趨勢下降突變識別,并進行最大運行負載計算,從而得到固態(tài)硬盤實時最大運行負載數據;
67、實時性能評估模塊,用于對硬盤常態(tài)化訪問延遲數據及固態(tài)硬盤實時最大運行負載數據進行綜合性能評估,以生成固態(tài)硬盤實時性能評估結果。
68、本發(fā)明通過對固態(tài)硬盤進行空閑扇區(qū)識別,進而進行標記塊常態(tài)化運行植入處理,得到多個常態(tài)化運行植入標記塊,優(yōu)化硬盤的數據分布,提高數據讀寫效率,對多個常態(tài)化運行植入標記塊進行順序數據訪問請求,進行硬盤磁頭尋道追蹤分析,構建全局尋道追蹤軌跡,這可減少尋道時間,提高數據訪問速度,通過對全局尋道追蹤軌跡進行標記塊理論訪問速度計算和訪問延遲計算,得到硬盤的常態(tài)化訪問延遲數據,評估硬盤的讀寫速度和性能狀況,對固態(tài)硬盤進行校驗塊遞進植入分析,進行硬盤負載演化,生成每一個方案的硬盤負載數據,了解硬盤使用過程中的負載情況,為性能評估提供數據支持,對每一個方案的硬盤負載數據進行負載趨勢下降突變識別,進行最大運行負載計算,得到固態(tài)硬盤實時最大運行負載數據,確定硬盤的最大負載能力,提供性能參考,對硬盤常態(tài)化訪問延遲數據及固態(tài)硬盤實時最大運行負載數據進行綜合性能評估,生成固態(tài)硬盤的實時性能評估結果,全面了解硬盤的性能表現,能夠高效計算得出精準的硬盤性能,為性能優(yōu)化提供依據。