本文關(guān)鍵詞：基于Flashcache的混合存儲(chǔ)方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)　出處：《華中科技大學(xué)》2013年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：計(jì)算機(jī)技術(shù)在飛速地發(fā)展，而磁盤(pán)的存取速度卻提升緩慢，成為了影響計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能的主要因素。新型的存儲(chǔ)介質(zhì)固態(tài)盤(pán)(Solid State Driver, SSD)的迅猛發(fā)展給存儲(chǔ)系統(tǒng)注入了新的活力，SSD讀寫(xiě)速度快，特別是隨機(jī)I/O能力很優(yōu)秀，只是容量較磁盤(pán)小很多，而且價(jià)格昂貴。在磁盤(pán)向SSD過(guò)渡期間，混合存儲(chǔ)技術(shù)能發(fā)揮磁盤(pán)和SSD各自的優(yōu)點(diǎn)，平衡成本和性能需求。開(kāi)源項(xiàng)目flashcache是混合存儲(chǔ)技術(shù)的一種實(shí)現(xiàn)，它使用SSD作為磁盤(pán)和內(nèi)存之間的緩存，以達(dá)到提升性能的目的。Flashcache是一個(gè)完整可用的混合存儲(chǔ)方案，但其緩存調(diào)度方式過(guò)于簡(jiǎn)單，不能充分利用SSD的高性能，可以作進(jìn)一步改進(jìn)。 在分析了flashcache具體實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合SSD的特性，從性能和數(shù)據(jù)可靠性?xún)煞矫婵紤]，提出了對(duì)flashcache的改進(jìn)方案。使用基樹(shù)組織管理緩存，對(duì)SSD上的緩存塊進(jìn)行全局的調(diào)配，提高SSD的利用率和緩存命中率，縮短檢索時(shí)間。利用雙LRU鏈表的方式識(shí)別熱點(diǎn)緩存塊，當(dāng)緩存塊要被替換時(shí)同時(shí)回收地址相鄰的非熱點(diǎn)緩存塊，保留了最有緩存價(jià)值的緩存塊，同時(shí)使得對(duì)SSD的寫(xiě)入接近于大塊寫(xiě)，更好的發(fā)揮SSD的性能和維護(hù)其寫(xiě)入壽命。引入NVRAM以日志的方式實(shí)時(shí)保存緩存塊元數(shù)據(jù)改變，，一方面可以保證在系統(tǒng)故障恢復(fù)后的數(shù)據(jù)有效性，另一方面避免了元數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)寫(xiě)入到SSD給混合存儲(chǔ)系統(tǒng)帶來(lái)的性能影響。 在flashcache的框架基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了對(duì)flashcache的改進(jìn)方案，并進(jìn)行了對(duì)比測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，相對(duì)于純磁盤(pán)方案，混合存儲(chǔ)方案可以有效的提升數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)速度、減小訪(fǎng)問(wèn)響應(yīng)時(shí)間，對(duì)flashcache進(jìn)行改進(jìn)后，性能得到進(jìn)一步提升。
[Abstract]:Computer technology is developing rapidly, while disk access speeds up slowly. It has become the main factor that affects the performance of computer system. The solid State Driver, a new storage medium, is introduced in this paper. The rapid development of SSDs has injected new energy into the storage system. The speed of reading and writing of SSD is fast, especially the random I / O is excellent, but the capacity is much smaller than the disk. And expensive. During the transition from disk to SSD, hybrid storage technology can take advantage of both disks and SSD. Balancing cost and performance requirements. The open source project flashcache is an implementation of hybrid storage technology that uses SSD as a cache between disk and memory. To achieve the purpose of improving performance. Flashcache is a completely available hybrid storage scheme, but its cache scheduling is too simple to take full advantage of the high performance of SSD. Further improvements can be made. Based on the analysis of the implementation of flashcache and the characteristics of SSD, the performance and data reliability are considered. This paper proposes an improved scheme for flashcache, which uses the base tree to organize and manage the cache, and allocates the cache blocks on the SSD globally, so as to improve the utilization of SSD and the hit ratio of the cache. The retrieval time is shortened. The hot cache block is identified by using double LRU linked list. When the cache block is to be replaced, the non-hot cache block with adjacent address is reclaimed at the same time, and the most valuable cache block is retained. At the same time, the writing of SSD is close to that of bulk writing, so that the performance of SSD and the maintenance of its write life can be better brought into play. NVRAM is introduced to save the cache block metadata changes in real time by the way of log. On the one hand, it can ensure the validity of the data after the system fault recovery, on the other hand, it can avoid the impact of real-time metadata written to SSD on the performance of hybrid storage system. Based on the framework of flashcache, the improved scheme of flashcache is implemented, and the test results show that it is relative to the pure disk scheme. The hybrid storage scheme can effectively improve the speed of data access, reduce the access response time, and improve the performance of flashcache.
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：TP333

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1382500