【摘要】：在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中,存儲(chǔ)子系統(tǒng)的能耗占據(jù)著相當(dāng)大的比重,降低存儲(chǔ)子系統(tǒng)的能耗對(duì)于降低整個(gè)系統(tǒng)的能耗具有十分重要的意義;同時(shí),存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能也是整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能的瓶頸之一。因此,存儲(chǔ)子系統(tǒng)的能效成為當(dāng)前值得重視的研究課題。 在存儲(chǔ)子系統(tǒng)節(jié)能方面,已有了一系列的研究,包括各種節(jié)能措施、策略和算法等。但已有的工作都是單純從節(jié)能的角度來(lái)進(jìn)行,未能結(jié)合性能做綜合性的研究。當(dāng)前新型存儲(chǔ)介質(zhì)--固態(tài)盤(pán)的出現(xiàn)也為提高系統(tǒng)能效提供了的機(jī)會(huì)。鑒于此,本文提出了結(jié)合固態(tài)盤(pán)的存儲(chǔ)子系統(tǒng)節(jié)能算法,分別以磁盤(pán)塊和文件為粒度進(jìn)行調(diào)度,在降低能耗的同時(shí),也大幅提高了存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能。本研究的主要貢獻(xiàn)如下: 1.使用固態(tài)盤(pán)作為緩存,與硬盤(pán)組合形成“異構(gòu)盤(pán)”,以磁盤(pán)數(shù)據(jù)塊的方式進(jìn)行調(diào)度,達(dá)到改善系統(tǒng)能效的目的。其主要思想是,通過(guò)把訪問(wèn)的“熱塊”緩存進(jìn)固態(tài)盤(pán),從而創(chuàng)造出足夠的磁盤(pán)空閑時(shí)間使之關(guān)閉以減少能耗。此外,籍由固態(tài)盤(pán)的性能優(yōu)勢(shì),“異構(gòu)盤(pán)”還可以改進(jìn)存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能。為了提高緩存命中率,本文提出了“衰減-增強(qiáng)”替換算法。用存儲(chǔ)追蹤(traces)開(kāi)展的一系列實(shí)驗(yàn),表明所提方案在兩類追蹤實(shí)驗(yàn)中,讀、寫(xiě)速率分別約提高了265%和25%,能耗平均約減少了28%左右。 2.在以整個(gè)文件為訪問(wèn)單位的應(yīng)用場(chǎng)景下,通過(guò)把固態(tài)盤(pán)和磁盤(pán)結(jié)合起來(lái),把常用的文件遷移到固態(tài)盤(pán)以延長(zhǎng)硬盤(pán)處于空閑狀態(tài)的時(shí)間,進(jìn)而關(guān)閉磁盤(pán)來(lái)達(dá)到節(jié)能目的。為了把“熱文件”緩存到固態(tài)盤(pán),本文首先使用“指數(shù)平均法”計(jì)算文件的訪問(wèn)頻率,并據(jù)此對(duì)文件進(jìn)行優(yōu)化配置;其次,通過(guò)對(duì)磁盤(pán)的工作模式建立數(shù)學(xué)模型,計(jì)算磁盤(pán)關(guān)閉時(shí)間臨界值,同時(shí)根據(jù)歷史數(shù)據(jù)使用指數(shù)平均法預(yù)測(cè)磁盤(pán)的下一個(gè)工作狀態(tài),從而使磁盤(pán)在各種工作狀態(tài)之間進(jìn)行有效合理的切換,減少磁盤(pán)子系統(tǒng)的能耗。實(shí)驗(yàn)表明,所提方案在有效提升系統(tǒng)性能,平均訪問(wèn)時(shí)延比原來(lái)約減少了75%。同時(shí),降低存儲(chǔ)系統(tǒng)能耗達(dá)40%左右。
【圖文】：

浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文能耗和性能的代價(jià)很大，并且這種少數(shù)粗粒度的磁盤(pán)工作負(fù)載的狀態(tài)多樣性的需求。[3]提出可以使磁盤(pán)在 4 個(gè)狀態(tài)（active mode、idle mo轉(zhuǎn)換的策略。四個(gè)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系如圖 2-1[3]所示。

圖 2-1 磁盤(pán)狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系圖了類似的可以使磁盤(pán)在 4 個(gè)狀態(tài)（Read/write meep/Halt mode）之間轉(zhuǎn)換的策略。出了另一種磁盤(pán)狀態(tài)轉(zhuǎn)換方案。見(jiàn)圖 2-2[25]。
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TP333

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本文編號(hào)：2608503