HARMONI：面向SSD高性能计算系统中混合工作负载的异质性感知I/O调度

《ACM Transactions on Architecture and Code Optimization》：HARMONI: Heterogeneity-Aware I/O Scheduling for Mixed Workloads in SSD-Based HPC Systems

　　

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现代高性能计算（HPC）系统日益依赖分层存储架构，其中固态硬盘（SSD）作为关键的性能层。然而，SSD 固有的异步 I/O 特性（包括读写带宽不对称性和干扰）为传统 I/O 调度器带来了重大挑战。当突发性 HPC 写工作负载（如检查点保存）与持续性 AI 读工作负载（如数据流）在共享 SSD 基础设施上汇聚时，这些挑战进一步加剧。现有调度器无法充分处理这些混合工作负载，导致资源利用率低下。本文提出了 HARMONI，这是一种面向 HPC 存储系统中混合 I/O 的异构感知强化学习调度器。HARMONI 利用图神经网络（GNN）编码任务与 SSD 之间的依赖关系，并结合混合干扰预测器以适应硬件和 I/O 变化。在多种 HPC 和 AI 工作负载上的实验结果表明，与当前最先进的调度器相比，HARMONI 可将平均完成时间最多减少 90%，有效弥合了不断演进的存储硬件与现代 HPC 系统动态 I/O 需求之间的差距。

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