發(fā)布時間：2020-10-29 09:30

　　 據(jù)IDC調(diào)查統(tǒng)計2011年全世界產(chǎn)生的數(shù)據(jù)達到了1.8ZB（18000億GB）并且全球信息數(shù)據(jù)總量每過兩年就會增加一倍而現(xiàn)有的磁記錄密度將達到極限。針這一問題，存儲領(lǐng)域已經(jīng)開始研究新的存儲技術(shù)，瓦記錄（Shingled Magnetic Record，SMR）即是其中的一種，它可以通過對現(xiàn)有硬盤磁道進行部分重疊覆蓋而減小磁道寬度來提高記錄密度。 瓦記錄技術(shù)的記錄方式導(dǎo)致瓦記錄磁盤的寫性能問題：由于磁道變得很窄，在將數(shù)據(jù)寫入某一個磁道中時將會對其相鄰一定數(shù)量的磁道中的數(shù)據(jù)產(chǎn)生寫覆蓋而使它們失效�，F(xiàn)有的解決方法一般是在寫數(shù)據(jù)前先讀出將會被覆蓋的數(shù)據(jù)然后再寫入數(shù)據(jù)和補寫失效的數(shù)據(jù)，從而使瓦記錄磁盤寫操作的性能變得很糟糕。在研究瓦記錄磁盤的寫特征以及分析個人用戶數(shù)據(jù)存儲特征的基礎(chǔ)上設(shè)計了一種優(yōu)化寫性能優(yōu)化方案：動態(tài)映射表管理方案（Dynamic Mapping Tables Management, DMTM），DMTM通過對會發(fā)生數(shù)據(jù)覆蓋的寫操作進行寫入位置遷移來避免數(shù)據(jù)覆蓋從而減少冗余的數(shù)據(jù)讀寫操作來優(yōu)化瓦記錄磁盤的寫性能。 DMTM方案設(shè)計了瓦記錄磁盤的存儲結(jié)構(gòu)；通過拆分現(xiàn)有的單一邏輯塊地址為一對映射邏輯地址來實現(xiàn)數(shù)據(jù)位置遷移的透明性；并且完成了各環(huán)節(jié)的詳細設(shè)計：包括邏輯塊地址映射表等表項的管理操作，數(shù)據(jù)寫入位置遷移方法，存儲空間碎片回收等。從仿真實驗的結(jié)果看DMTM方案對瓦記錄磁盤的寫性能有比較顯著的優(yōu)化效果，驗證了此方案的可行性。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2012
【中圖分類】：TP333.35
【部分圖文】：

圖 1.1 SMR 寫磁頭與了 SMR 的寫磁頭與磁道。從圖道比較窄，在對某個磁道進行寫，因此需要對下方的磁道做不利于隨機寫操作[24]，而這正結(jié)合（如二維磁記錄技術(shù)[25]）6]。舊技術(shù)更替的橋梁成為目前的同谷歌、facebook 及戴爾等公寫入的問題得到了一些想法，驅(qū)動器廠商和計算機代碼堆棧實現(xiàn)無縫化，使之表現(xiàn)為普通

圖 2.2 硬盤磁道和 SMR 盤磁道對 SMR 磁盤的寫入方式進行分析后不難發(fā)現(xiàn)，如果不采取特別措施，一次普通的寫入數(shù)據(jù)就可能毀掉磁盤上的大多數(shù)數(shù)據(jù)：如圖 2.2 所示，磁盤磁道編號一般由外徑向內(nèi)徑方向進行編號，設(shè)定 SMR 磁盤在寫入數(shù)據(jù)時的覆蓋側(cè)面向向為內(nèi)徑方向，則若對 Track_0 磁道進行數(shù)據(jù)寫入時，會覆蓋掉 Track_1、Track_2、Track_3 上的部分數(shù)據(jù)，要保證數(shù)據(jù)的正確性就必須在寫入 Track_0 數(shù)據(jù)之前將后面會被覆蓋的數(shù)據(jù)讀出然后再進行補寫操作，然而在進行補寫操作時這種覆蓋會繼續(xù)向后擴散直至擴散到最內(nèi)徑的磁道。為了避免類似于這種寫覆蓋過分擴散的情形 SMR 研究文獻普遍認為需要在 SMR 磁盤的若干磁道之間設(shè)置隔離帶（圖 2.2 SMR 磁盤盤面中的彩色區(qū)域）來阻止這種寫覆蓋的過度擴散，我們把這種隔離后的組織形式稱為 Band。SMR 磁盤的讀性能與硬盤相仿并且從理論上講會有一定的提升，因為磁道密度增加后磁頭切換磁道時移動距離減少從而減少磁道切換時間（可能需要改進現(xiàn)有的

構(gòu)拉伸成矩形結(jié)構(gòu)，拉伸方法為先將每個 Band 拉伸成矩形結(jié)構(gòu)，然后再依次（可按Band 編號）拼接成大的矩形結(jié)構(gòu)，由此形成以 Sector 為最小存儲單位的矩形視圖（記為 RectangleView）。圖 3.1 簡要表示了如何構(gòu)成 RectangleView，每個 Band 的磁道數(shù)是相等的，且同一個 Band 中的磁道長度（指 Sector 數(shù)量）也是相等的，但是不同Band 之間的磁道長度可以不相等（一般由外向內(nèi)遞減）；本文將在 RectangleView的基礎(chǔ)上來剖析本文的 DMTM 設(shè)計方案。
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 沈玉良;許魯;;一種基于虛擬機的高效磁盤I/O特征分析方法[J];軟件學(xué)報;2010年04期

2 王蘭英;居錦武;;NTFS文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析[J];計算機工程與設(shè)計;2006年03期

3 李家星,苗長云,李鴻強;基于單片機的IDE硬盤控制的研究與設(shè)計[J];微計算機信息;2004年10期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 徐振;垂直磁記錄介質(zhì)的制備和超快自旋動力學(xué)研究[D];復(fù)旦大學(xué);2009年

本文編號：2860711