【摘要】： 在整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中,存儲(chǔ)系統(tǒng)已成為一大瓶頸,傳統(tǒng)的磁盤(pán)因?yàn)樗薮蟮难舆t越來(lái)越不能滿(mǎn)足應(yīng)用的需求。新近發(fā)展起來(lái)的Flash存儲(chǔ)介質(zhì)因?yàn)檠舆t小、功耗低、質(zhì)量輕,能在惡劣環(huán)境下工作,受到存儲(chǔ)界的青睞。但是目前,Flash的容量無(wú)法與磁盤(pán)相比,價(jià)格也很高,完全用Flash構(gòu)建存儲(chǔ)系統(tǒng)是不經(jīng)濟(jì)的。因此,用Flash和磁盤(pán)構(gòu)建混合的存儲(chǔ)系統(tǒng)具有重大意義。 本研究針對(duì)大型存儲(chǔ)系統(tǒng)中的I/O結(jié)點(diǎn),在傳統(tǒng)的存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)中引入Flash,構(gòu)建一個(gè)混合的存儲(chǔ)系統(tǒng)。整個(gè)工作分三部分。第一部分設(shè)計(jì)了一種高效能、自適應(yīng)的緩存替換策略,用來(lái)管理存儲(chǔ)層次中的DRAM。該策略具有常數(shù)的時(shí)間復(fù)雜度。盡管具有一定的計(jì)算量,但是,由于該策略專(zhuān)用于計(jì)算資源較充足的存儲(chǔ)系統(tǒng),增大計(jì)算量換取更高的命中率是值得的。第二部分設(shè)計(jì)了DRAM-Flash二級(jí)緩存的管理策略,該策略的目的是用Flash擴(kuò)展DRAM。因?yàn)镕lash比DRAM便宜,該策略實(shí)質(zhì)上是用一種經(jīng)濟(jì)的方法增大了主存容量。第三部分構(gòu)建了混合輔存結(jié)構(gòu),這部分的工作包括設(shè)計(jì)高性能的SSD、研究SSD和磁盤(pán)的協(xié)同原理、制定輔存中的數(shù)據(jù)預(yù)取機(jī)制。三個(gè)部分從上到下,涉及到混合存儲(chǔ)系統(tǒng)的各個(gè)層次,是一個(gè)完整的系統(tǒng),重點(diǎn)研究了整個(gè)混合存儲(chǔ)系統(tǒng)中各級(jí)之間的緩存替換與預(yù)取策略。
【學(xué)位授予單位】：國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類(lèi)號(hào)】：TP333
【圖文】：

對(duì) NAND Flash、DRAM 和磁盤(pán)的性能進(jìn)行了比較小的多，容量也大；比起磁盤(pán)，F(xiàn)lash 的讀寫(xiě)延遲磁盤(pán)，但可通過(guò)增強(qiáng)并行性來(lái)彌補(bǔ)�？傊� Flash 的決定了本研究中 Flash 在多層次存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中的位置表 1.1 DRAM、Flash、磁盤(pán)性能比較功耗讀延遲 寫(xiě)延遲 擦運(yùn)行 空閑DR2AM878mW 80mW 55ns 55ns AND (SLC)27mW 6μW 25μs 200μs Diskive13W 9.3W 8.5ms 9.5ms 究現(xiàn)狀 的以上特性，學(xué)術(shù)界主要作了以下幾個(gè)方面的研究

圖 2.1 FBR 替換策略主要針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的關(guān)聯(lián)訪問(wèn)。所謂關(guān)聯(lián)訪問(wèn)的多次請(qǐng)求，如數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)某一條記錄的“查有多次請(qǐng)求，但并不說(shuō)明數(shù)據(jù)是頻繁使用的，有效的識(shí)別關(guān)聯(lián)訪問(wèn)，它記錄每一頁(yè)過(guò)去第 K離”，并用這個(gè)“時(shí)間距離”組織優(yōu)先級(jí)隊(duì)列換出去。關(guān)聯(lián)訪問(wèn)一般限制在兩三次之內(nèi)，被屏蔽。當(dāng) K 取 1 時(shí)， LRU/K 策略就是 LR是高效的，但它的時(shí)間復(fù)雜度是 O(logn)。隊(duì)列，如圖 2.2 所示，A1in、A1out、Am。A中時(shí)只對(duì)它作標(biāo)記，表示已被使用。Am 是復(fù)使用過(guò)的。A1out 接受從 A1in 淘汰出來(lái)的頁(yè)

圖 2.2 2Q 替換策略好的策略，策略本身因其自適應(yīng)性而得名。使用頁(yè)”和“多次使用頁(yè)”，然后組織四條1 裝載“一次使用頁(yè)”，L2、B2 裝載“多次中，B1、B2 記錄歷史信息。一頁(yè)數(shù)據(jù)剛進(jìn)任何一頁(yè)數(shù)據(jù)被重復(fù)使用后都放到 L2 的頭淘汰到 B2 中。若一頁(yè)缺失并在 B1 中發(fā)現(xiàn)的頁(yè)；若一頁(yè)缺失并在 B2 中發(fā)現(xiàn)它的歷史RC 正是這樣根據(jù)歷史信息的反饋來(lái)自適應(yīng)于備 scan-resistant 的性質(zhì)。為了維護(hù)歷史信息的大小分別和 L2 和 L1 對(duì)應(yīng)。盡管有額外的空間不到主存空間的百分之一，為了獲得更得的。由于都是 LRU 隊(duì)列，額外的兩條隊(duì)列工業(yè)界的認(rèn)可，被 ZFS 采用。
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本文編號(hào)：2883999