【摘要】：在計算機系統(tǒng)中,存儲子系統(tǒng)的能耗占據(jù)著相當(dāng)大的比重,降低存儲子系統(tǒng)的能耗對于降低整個系統(tǒng)的能耗具有十分重要的意義;同時,存儲系統(tǒng)的性能也是整個計算機系統(tǒng)性能的瓶頸之一。因此,存儲子系統(tǒng)的能效成為當(dāng)前值得重視的研究課題。 在存儲子系統(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)能的角度來進(jìn)行,未能結(jié)合性能做綜合性的研究。當(dāng)前新型存儲介質(zhì)--固態(tài)盤的出現(xiàn)也為提高系統(tǒng)能效提供了的機會。鑒于此,本文提出了結(jié)合固態(tài)盤的存儲子系統(tǒng)節(jié)能算法,分別以磁盤塊和文件為粒度進(jìn)行調(diào)度,在降低能耗的同時,也大幅提高了存儲系統(tǒng)的性能。本研究的主要貢獻(xiàn)如下: 1.使用固態(tài)盤作為緩存,與硬盤組合形成“異構(gòu)盤”,以磁盤數(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,通過把訪問的“熱塊”緩存進(jìn)固態(tài)盤,從而創(chuàng)造出足夠的磁盤空閑時間使之關(guān)閉以減少能耗。此外,籍由固態(tài)盤的性能優(yōu)勢,“異構(gòu)盤”還可以改進(jìn)存儲系統(tǒng)的性能。為了提高緩存命中率,本文提出了“衰減-增強”替換算法。用存儲追蹤(traces)開展的一系列實驗,表明所提方案在兩類追蹤實驗中,讀、寫速率分別約提高了265%和25%,能耗平均約減少了28%左右。 2.在以整個文件為訪問單位的應(yīng)用場景下,通過把固態(tài)盤和磁盤結(jié)合起來,把常用的文件遷移到固態(tài)盤以延長硬盤處于空閑狀態(tài)的時間,進(jìn)而關(guān)閉磁盤來達(dá)到節(jié)能目的。為了把“熱文件”緩存到固態(tài)盤,本文首先使用“指數(shù)平均法”計算文件的訪問頻率,并據(jù)此對文件進(jìn)行優(yōu)化配置;其次,通過對磁盤的工作模式建立數(shù)學(xué)模型,計算磁盤關(guān)閉時間臨界值,同時根據(jù)歷史數(shù)據(jù)使用指數(shù)平均法預(yù)測磁盤的下一個工作狀態(tài),從而使磁盤在各種工作狀態(tài)之間進(jìn)行有效合理的切換,減少磁盤子系統(tǒng)的能耗。實驗表明,所提方案在有效提升系統(tǒng)性能,平均訪問時延比原來約減少了75%。同時,降低存儲系統(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很大，并且這種少數(shù)粗粒度的磁盤工作負(fù)載的狀態(tài)多樣性的需求。[3]提出可以使磁盤在 4 個狀態(tài)（active mode、idle mo轉(zhuǎn)換的策略。四個狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系如圖 2-1[3]所示。

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

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本文編號：2608503