本文關(guān)鍵詞：面向可重構(gòu)云計算系統(tǒng)的FPGA小文件系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

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【摘要】：隨著云計算的發(fā)展，傳統(tǒng)計算機體系結(jié)構(gòu)面臨越來越大的挑戰(zhàn)。可重構(gòu)系統(tǒng)的出現(xiàn)為計算機體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展開辟了一條新道路。當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用環(huán)境中，保存在網(wǎng)站（WEB）服務(wù)器上的文件數(shù)量眾多，可以達到千萬以上。同時單個文件比較小，，通常在千字節(jié)KB級別，導(dǎo)致web服務(wù)器的性能瓶頸實際落在了文件系統(tǒng)上。因此如何去設(shè)計一個更有效的文件系統(tǒng)去管理數(shù)量巨大的小文件，提高文件系統(tǒng)的性能是一個亟需解決的問題。這種基于FPGA的系統(tǒng)在云計算的應(yīng)用環(huán)境下需要具有高效處理海量小文件的能力。所以這里我們提出了一個基于FPGA的小文件系統(tǒng)FPGASmallFS。 本文先闡述了目前云計算的需求，然后提出一種新的文件系統(tǒng).這種新文件系統(tǒng)通過簡化文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和動態(tài)的磁盤卷管理來提高文件系統(tǒng)的速度和磁盤空間利用率；并借助FPGA的并行加速能力來提高文件系統(tǒng)掛載速度和磁盤吞吐率。接下來詳細介紹了這種文件系統(tǒng)所需的各種關(guān)鍵技術(shù)；然后詳細介紹了這種文件系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)過程；最后通過測試數(shù)據(jù)來驗證工作的有效性。
【關(guān)鍵詞】：云計算 可重構(gòu) FPGA 文件系統(tǒng) 小文件
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TP333
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 研究背景9-11
• 1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀分析11-15
• 1.3 論文的主要內(nèi)容與章節(jié)安排15-17
• 1.3.1 本文的主要工作15
• 1.3.2 本文的組織結(jié)構(gòu)15-17
• 第二章 基于 FPGA 的文件系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究17-38
• 2.1 硬盤17-24
• 2.1.1 機械硬盤18-22
• 2.1.2 固態(tài)硬盤22-24
• 2.2 Xilinx FPGA24-25
• 2.3 SATA AHCI IP 核25-26
• 2.4 Microblaze 軟核26-29
• 2.4.1 架構(gòu)27
• 2.4.2 指令和寄存器27-28
• 2.4.3 流水線架構(gòu)28-29
• 2.4.4 Microblaze 的總線接口29
• 2.4.5 應(yīng)用29
• 2.5 AXI 總線29-31
• 2.6 常見文件系統(tǒng)介紹31-37
• 2.6.1 Ext231-36
• 2.6.2 Reiserfs36-37
• 2.7 本章小結(jié)37-38
• 第三章 FPGASMALLFS 的設(shè)計與實現(xiàn)38-54
• 3.1 FPGA 硬件電路的設(shè)計38-39
• 3.2 磁盤驅(qū)動函數(shù)接口39-41
• 3.3 FPGASmallFs 的磁盤布局41-43
• 3.4 文件系統(tǒng)超級塊設(shè)計43-44
• 3.5 文件系統(tǒng)卷分配與卷內(nèi)部管理44-45
• 3.6 文件目錄項及其 hash 實現(xiàn)45-47
• 3.7 HashTableBuild47-50
• 3.8 數(shù)據(jù)一致性的實現(xiàn)50-51
• 3.9 文件系統(tǒng) API51-53
• 3.9.1 mount51
• 3.9.2 uninstall51-52
• 3.9.3 lookup52
• 3.9.4 read52
• 3.9.5 write52
• 3.9.6 delete52
• 3.9.7 flush52-53
• 3.10 本章小結(jié)53-54
• 第四章 性能測試54-60
• 4.1 測試目的54
• 4.2 測試環(huán)境54-55
• 4.3 測試的性能指標55
• 4.4 測試過程及結(jié)果分析55-59
• 4.4.1 硬件系統(tǒng) IO 性能測試55-56
• 4.4.2 文件系統(tǒng)掛載時間測試56-57
• 4.4.3 文件系統(tǒng) IO 測試57-58
• 4.4.4 文件系統(tǒng) IOPS 測試58-59
• 4.5 本章小結(jié)59-60
• 第五章 總結(jié)與展望60-61
• 參考文獻61-63
• 致謝63-64
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文64-66

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 吳芝路,任廣輝,王桂玲,趙雅琴;基于IDE硬盤的高速數(shù)據(jù)存儲器研究[J];電子技術(shù)應(yīng)用;2000年05期

2 曾文英;趙躍龍;尚敏;;云計算及云存儲生態(tài)系統(tǒng)研究[J];計算機研究與發(fā)展;2011年S1期

3 曲英杰,王沁,王昭順;可重構(gòu)體系結(jié)構(gòu)的特征及應(yīng)用[J];計算機工程與應(yīng)用;2001年17期

4 段然,樊曉椏,高德遠,沈戈;可重構(gòu)計算技術(shù)及其發(fā)展趨勢[J];計算機應(yīng)用研究;2004年08期

5 楊真理;;基于FPGA的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計[J];中國科技信息;2009年17期

本文編號：1008463