發(fā)布時(shí)間：2020-07-12 04:47

【摘要】：大容量固態(tài)盤(pán)(Solid State Drive,SSD)的大物理塊應(yīng)用趨勢(shì)及3D NAND Flash技術(shù)發(fā)展,為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理帶來(lái)了機(jī)遇和挑戰(zhàn)。日志結(jié)構(gòu)合并樹(shù)(log-structured merge-tree,LSM-tree)鍵值(key-value,KV)存儲(chǔ)針對(duì)隨機(jī)寫(xiě)進(jìn)行優(yōu)化,提供高效的數(shù)據(jù)插入和刪除,作為持久化存儲(chǔ)引擎被廣泛應(yīng)用在數(shù)據(jù)中心。LSM-tree KV存儲(chǔ)直接使用SSD塊設(shè)備,兩者本身都存在讀/寫(xiě)放大。更為糟糕的是主機(jī)端和設(shè)備端管理上各自為政,系統(tǒng)讀/寫(xiě)放大問(wèn)題會(huì)進(jìn)一步疊加,嚴(yán)重降低存儲(chǔ)系統(tǒng)整體性能和SSD壽命�；陂_(kāi)放通道SSD(Open-Channel SSD)的LSM-tree KV存儲(chǔ)系統(tǒng)為統(tǒng)一管理軟、硬件資源,優(yōu)化存儲(chǔ)系統(tǒng),減少讀/寫(xiě)放大問(wèn)題,提供了一種解決途徑。設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于Open-Channel SSD特性的LSM-tree鍵值存儲(chǔ)系統(tǒng)(LSM-tree based key-value Store System on Open-Channel SSD Features)簡(jiǎn)稱(chēng)LOSF。LOSF利用開(kāi)放通道SSD感知上層應(yīng)用語(yǔ)義信息的特性,對(duì)KV數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)聚集管理,根據(jù)KV數(shù)據(jù)粒度和訪問(wèn)頻度將key和value選擇分離處理,形成由LSM-tree管理的小粒度高頻度數(shù)據(jù)區(qū)和塊管理的大粒度value數(shù)據(jù)區(qū),提高數(shù)據(jù)回收的效率,減少寫(xiě)放大。對(duì)小粒度高頻數(shù)據(jù)提出子塊管理方法,采用動(dòng)態(tài)預(yù)處理合并策略,降低每次合并操作的數(shù)據(jù)量,避免單次合并操作開(kāi)銷(xiāo)過(guò)大,有效地減少了數(shù)據(jù)反復(fù)遷移,減少寫(xiě)放大。對(duì)大粒度value數(shù)據(jù)利用MLC型3D NAND Flash邊界SLC型介質(zhì)的復(fù)寫(xiě)特性,提出復(fù)寫(xiě)位圖區(qū)管理方法,減少數(shù)據(jù)回收時(shí)查詢(xún)LSM-tree的開(kāi)銷(xiāo),減少讀放大。LOSF利用SSD發(fā)展的新特性,優(yōu)化存儲(chǔ)系統(tǒng),減少讀/寫(xiě)放大。測(cè)試結(jié)果表明,LOSF方案與同樣是開(kāi)放通道SSD的LOCS方案相比,在KV粒度較小時(shí),讀寫(xiě)放大分別優(yōu)化了30.4%和29.5%,SSD平均擦除次數(shù)減少了23.5%,存儲(chǔ)系統(tǒng)整體性能提升28.6%;在KV數(shù)據(jù)粒度較大時(shí),性能成倍提升,優(yōu)化效果更加顯著。LOSF方案與主機(jī)端采用數(shù)據(jù)分類(lèi)聚集的Wisckey-SSD方案相比,讀寫(xiě)放大分別優(yōu)化了35%和45%,SSD擦除次數(shù)減少達(dá)70%左右,存儲(chǔ)系統(tǒng)整體性能提升了47%。
【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】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TP333

【參考文獻(xiàn)】

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2 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)[J];計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展;2010年05期

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1 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

本文編號(hào)：2751445