本文選題：閃存　切入點(diǎn)：數(shù)據(jù)庫(kù)　出處：《北京大學(xué)》2013年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：閃存是一種電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器。由于其具有體積小，重量輕，訪問(wèn)速度快，適用環(huán)境廣等優(yōu)點(diǎn)，閃存已經(jīng)大量地被應(yīng)用在移動(dòng)設(shè)備上，如手機(jī)、MP3、傳感器等。近年來(lái)，隨著閃存容量的不斷增加，價(jià)格的不斷下降，基于閃存的存儲(chǔ)設(shè)備被越來(lái)越多地用于企業(yè)級(jí)大型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)中，如數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。由于閃存的訪問(wèn)速度，，特別是其隨機(jī)訪問(wèn)速度大大快于磁盤(pán)，所以閃存的使用可以大大地緩解數(shù)據(jù)庫(kù)外存的瓶頸問(wèn)題。 與傳統(tǒng)的磁盤(pán)相比，閃存有其自身的特性。首先，作為一種電子設(shè)備，閃存并不需要機(jī)械尋道延時(shí)，所以其隨機(jī)訪問(wèn)速度與順序訪問(wèn)速度相差不大。此外，由于閃存在覆蓋寫(xiě)前要進(jìn)行擦除操作，所以閃存有讀寫(xiě)速度不對(duì)稱的特點(diǎn)。當(dāng)前的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)均按照磁盤(pán)特性優(yōu)化系統(tǒng)性能，所以直接將數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)移植到閃存上并不能發(fā)揮出閃存的最佳性能。這就要根據(jù)閃存的特點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行調(diào)整。 為了揚(yáng)長(zhǎng)避短，對(duì)于閃存的優(yōu)化需要減少閃存的寫(xiě)入操作特別是隨機(jī)寫(xiě)操作數(shù)量。對(duì)于隨機(jī)更新較多的索引結(jié)構(gòu)中，通常使用日志的方式，將隨機(jī)更新操作轉(zhuǎn)化為順序操作，而如何設(shè)計(jì)日志的格式和組織方式是一個(gè)重要的問(wèn)題。緩沖區(qū)管理中同樣存在類(lèi)似的問(wèn)題，如何合理地將一些臟頁(yè)面保留在緩沖區(qū)中，以減少整體I/O的性能也是閃存優(yōu)化要考慮的重點(diǎn)問(wèn)題。此外，當(dāng)前閃存磁盤(pán)混合存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)同樣受到關(guān)注。本文以此為背景進(jìn)行閃存數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的優(yōu)化研究，具體來(lái)說(shuō)包括以下幾個(gè)方面。 (1)本文提出了操作可感知的緩沖區(qū)管理策略FOR。在代價(jià)分析的基礎(chǔ)上，F(xiàn)OR同時(shí)考慮頁(yè)面狀態(tài)與發(fā)生在頁(yè)面上的操作，充分地利用頁(yè)面訪問(wèn)信息來(lái)決定頁(yè)面的替換。所以FOR方法可以更好地實(shí)現(xiàn)基于閃存的緩沖區(qū)管理功能。而且本文進(jìn)一步針對(duì)FOR方法運(yùn)行速度較慢的缺點(diǎn)進(jìn)行了優(yōu)化，提出了FOR+算法，進(jìn)一步地提升了緩沖區(qū)管理的整體性能。 (2)本文提出了一種基于閃存的高維索引結(jié)構(gòu)LCR樹(shù)。 LCR樹(shù)在傳統(tǒng)的高維索引上加入日志區(qū)，將隨機(jī)更新操作轉(zhuǎn)化為順序更新，提高了索引的更新效率。此外，LCR樹(shù)將日志區(qū)組織為壓縮日志方式，即多次更新的日志會(huì)保存在同一個(gè)頁(yè)面內(nèi)。與現(xiàn)有方法相比壓縮日志能夠減少索引的讀取操作數(shù)量，達(dá)到更好的I/O性能。 (3)本文針對(duì)閃存磁盤(pán)混合存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，提出了基于概率和基于熱度的混合存儲(chǔ)管理策略�；诟怕实幕旌洗鎯�(chǔ)方法使用兩個(gè)概率參數(shù)控制數(shù)據(jù)之間的遷移操作，以減少系統(tǒng)各存儲(chǔ)層次之間不必要的數(shù)據(jù)移動(dòng)，從而提升整體的性能�；跓岫鹊拇鎯�(chǔ)方法可以識(shí)別出數(shù)據(jù)的熱度，所以能夠?qū)⒃L問(wèn)頻繁的數(shù)據(jù)放在較高的存儲(chǔ)層次中，與已有方法相比，可以以較小的代價(jià)更好地完成混合存儲(chǔ)管理。
[Abstract]:Flash memory is a kind of electrically erasable programmable read-only memory. Because of its small size, light weight, fast access speed and wide application environment, flash memory has been widely used in mobile devices, such as mobile phone MP3, sensor, etc. In recent years, flash memory has been widely used in mobile devices. With the increasing of flash storage capacity and the decreasing of price, flash based storage devices are used more and more in large enterprise data storage systems, such as database system. Especially its random access speed is much faster than disk, so the use of flash memory can greatly alleviate the bottleneck of database storage. Compared with traditional disks, flash memory has its own characteristics. First, as an electronic device, flash memory does not require mechanical seek delay, so its random access speed is not different from sequential access speed. Since flash memory has to be erased before overwriting, flash memory is characterized by asymmetric read and write speed. Current database management systems optimize system performance according to disk characteristics. Therefore, transplanting database system directly to flash memory can not bring into play the best performance of flash memory, which should be adjusted according to the characteristics of flash memory. In order to optimize flash memory, it is necessary to reduce the number of write operations, especially the number of random write operations. For index structures with more random updates, log operations are usually used to convert random update operations into sequential operations. How to design the format and organization of the log is an important issue. There are similar problems in buffer management, how to reasonably keep some dirty pages in the buffer, To reduce the performance of the whole I / O is also a key problem to be considered in flash memory optimization. In addition, the design of flash disk hybrid storage system is also concerned. This paper studies the optimization of flash memory database system based on this background. Specifically, it includes the following aspects. In this paper, we propose an operational perceptible buffer management strategy FOR.On the basis of cost analysis, we consider both the state of the page and the operations that occur on the page. Therefore, the FOR method can better realize the function of buffer management based on flash memory. Furthermore, this paper further optimizes the FOR method because of its slow running speed. FOR algorithm is proposed to further improve the overall performance of buffer management. In this paper, a high-dimensional index structure LCR tree based on flash memory is proposed. The LCR tree adds log area to the traditional high-dimensional index, which transforms random update operation into sequential update. In addition, the LCR tree organizes the log area into a compressed log mode, that is, the log that has been updated many times will be saved in the same page. Compared with the existing method, the compressed log can reduce the number of read operations of the index. Achieve better I / O performance. In this paper, a hybrid storage management strategy based on probability and heat is proposed for flash disk hybrid storage system. The hybrid storage method based on probability uses two probabilistic parameters to control the migration between data. In order to reduce unnecessary data movement between different storage levels of the system, thereby improving the overall performance. The heat based storage method can identify the heat of the data, so the frequently accessed data can be placed in a higher storage level. Compared with the existing methods, hybrid storage management can be accomplished at a lower cost.
【學(xué)位授予單位】：北京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：TP333

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 KlausBaasch;精挑細(xì)用移動(dòng)存儲(chǔ)卡[J];新電腦;2002年09期

2 ;業(yè)界要聞[J];世界電子元器件;2004年04期

3 阿難;;Spansion綜合NOR和NAND ORNAND閃存架構(gòu)誕生[J];每周電腦報(bào);2004年45期

4 崔曉楠;;有望取代NOR閃存的新型存儲(chǔ)技術(shù):PRAM[J];今日電子;2007年01期

5 王日方;;Windows Vista新特性——閃存變內(nèi)存[J];大眾硬件;2007年01期

6 ;閃存加速：存儲(chǔ)性能提升利器[J];新電腦;2008年04期

7 水浪;市場(chǎng)一覽之產(chǎn)品前瞻[J];電腦愛(ài)好者;2000年13期

8 ;意法半導(dǎo)體推出40MHz內(nèi)置嵌入式閃存的16位汽車(chē)級(jí)微控制器[J];單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用;2002年05期

9 ;撲面而來(lái) 閃存風(fēng)暴[J];數(shù)字生活;2002年10期

10 Cherry;唱歌的閃存七喜麗音王UX06[J];電子與電腦;2003年07期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 呂雁飛;陳學(xué)軒;崔斌;;基于閃存的數(shù)據(jù)庫(kù)性能評(píng)測(cè)與優(yōu)化分析[A];第26屆中國(guó)數(shù)據(jù)庫(kù)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（B輯）[C];2009年

2 戴昱;黃德才;;基于多片閃存的熱數(shù)據(jù)識(shí)別方法[A];全國(guó)第22屆計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議(CACIS·2011)暨全國(guó)第3屆安全關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用（SCA·2011）學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2011年

3 劉芳;劉志龍;肖儂;劉必欣;;一種基于數(shù)據(jù)壓縮的高效閃存轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)[A];2010年第16屆全國(guó)信息存儲(chǔ)技術(shù)大會(huì)（IST2010）論文集[C];2010年

4 劉慧娟;張奕黃;;嵌入式系統(tǒng)中閃存數(shù)據(jù)完整性處理方法[A];第二屆全國(guó)信息獲取與處理學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

5 葉漢能;姚茂群;趙武鋒;;通用型引導(dǎo)裝載程序中閃存驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)[A];浙江省電子學(xué)會(huì)2011學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

6 周大;梁智超;孟小峰;;HF-Tree:一種閃存數(shù)據(jù)庫(kù)的高更新性能索引結(jié)構(gòu)[A];第26屆中國(guó)數(shù)據(jù)庫(kù)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（A輯）[C];2009年

7 趙輝;楊濮源;岳麗華;金培權(quán);;FEP:一個(gè)軟硬件集成的閃存數(shù)據(jù)管理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)[A];NDBC2010第27屆中國(guó)數(shù)據(jù)庫(kù)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集(B輯)[C];2010年

8 高山;;熱像儀非均勻性修正系數(shù)的串行下載[A];2006年全國(guó)光電技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)會(huì)議文集（E 光電子器件技術(shù)專(zhuān)題）[C];2006年

9 梁智超;周大;孟小峰;;Sub-Join:一種閃存數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢優(yōu)化算法[A];第26屆中國(guó)數(shù)據(jù)庫(kù)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（A輯）[C];2009年

10 張沁川;王厚軍;;基于大容量閃存的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理[A];2008中國(guó)儀器儀表與測(cè)控技術(shù)進(jìn)展大會(huì)論文集（Ⅲ）[C];2008年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 劉翔;找回在Windows 2003中 失落的閃存[N];中國(guó)電腦教育報(bào);2004年

2 ;我心如月[N];電腦報(bào);2003年

3 河南 曹長(zhǎng)亮;劣質(zhì)電源導(dǎo)致USB閃存不能正常使用[N];電腦報(bào);2004年

4 黃春華;前兩月廣東閃存卡出口超兩億美元[N];國(guó)際商報(bào);2007年

5 王軍;點(diǎn)石成金[N];中國(guó)電腦教育報(bào);2003年

6 徐海濤;為閃存式MP3找個(gè)伴[N];中國(guó)電腦教育報(bào);2005年

7 本報(bào)記者 劉暉;一次勢(shì)在必行的進(jìn)攻[N];計(jì)算機(jī)世界;2002年

8 本報(bào)記者 劉暉;閃存卡的戰(zhàn)國(guó)時(shí)代[N];計(jì)算機(jī)世界;2003年

9 徐英;閃存之爭(zhēng)誰(shuí)會(huì)是贏家[N];中國(guó)商報(bào);2002年

10 高晨光;閃存新技術(shù)——Mirror Bit[N];電腦報(bào);2002年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 呂雁飛;閃存數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京大學(xué);2013年

2 趙培;閃存的存儲(chǔ)管理及索引方法研究[D];華中科技大學(xué);2011年

3 石亮;閃存存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能優(yōu)化研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

4 徐昶;基于閃存的數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)引擎技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2011年

5 劉沾沾;閃存存儲(chǔ)管理研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

6 李博;固態(tài)硬盤(pán)寫(xiě)效率及能耗優(yōu)化研究[D];華中科技大學(xué);2010年

7 朱巖;基于閃存的星載高速大容量存儲(chǔ)技術(shù)的研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心）;2006年

8 李弋;云環(huán)境中典型應(yīng)用的I/O優(yōu)化策略研究[D];復(fù)旦大學(xué);2012年

9 胡洋;高性能固態(tài)盤(pán)的多級(jí)并行性及算法研究[D];華中科技大學(xué);2012年

10 張胤;用于相變存儲(chǔ)器的Sb-Te基和Sb基相變材料研究[D];上海交通大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 翟建東;閃存碎片影響分析與閃存數(shù)據(jù)庫(kù)索引技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2011年

2 王井舟;高速低功耗閃存關(guān)鍵模塊研究[D];復(fù)旦大學(xué);2012年

3 崔凱;混合結(jié)構(gòu)閃存索引研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

4 任棟梁;嵌入式閃存測(cè)試技術(shù)研究[D];復(fù)旦大學(xué);2011年

5 廖定柏;面向閃存數(shù)據(jù)庫(kù)的緩沖區(qū)管理研究[D];浙江大學(xué);2010年

6 吳麗娟;基于串行閃存的數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)的研究[D];中北大學(xué);2010年

7 蘇軒;閃存存儲(chǔ)設(shè)備仿真平臺(tái)與應(yīng)用研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

8 戴昱;星載多片閃存磨損均衡策略研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2011年

9 孫鑫;多通道閃存控制器模塊化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];華中科技大學(xué);2011年

10 鄧雪梅;閃存驅(qū)動(dòng)與管理技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2004年

本文編號(hào)：1652397