海量網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)中的多級(jí)緩存技術(shù)研究
發(fā)布時(shí)間:2021-04-29 05:51
隨著人們對(duì)數(shù)據(jù)應(yīng)用價(jià)值理解的不斷加深,現(xiàn)今計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)中海量數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)、管理和應(yīng)用能力已經(jīng)受到了越來(lái)越多的重視。近年來(lái)各種以直連存儲(chǔ)(Direct Attached Storage,DAS)、附網(wǎng)存儲(chǔ)(Network Attached Storage,NAS)和存儲(chǔ)局域網(wǎng)絡(luò)(Storage Area Network,SAN)及其衍生技術(shù)為基礎(chǔ)的海量網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)技術(shù)一直是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域中所重點(diǎn)關(guān)注的研究對(duì)象和研究熱點(diǎn)。目前在現(xiàn)有的海量網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)的研究領(lǐng)域中還存在兩個(gè)必須解決的重要問(wèn)題:(1)海量網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的層次劃分不清楚,這樣就使得各種結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)、兼容和演化存在困難;(2)沒(méi)有充分利用海量網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的層次性來(lái)實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的訪問(wèn)性能優(yōu)化。海量存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)問(wèn)題和海量數(shù)據(jù)存取訪問(wèn)的性能優(yōu)化問(wèn)題對(duì)于海量網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)技術(shù)的深入研究有重要的理論意義和實(shí)際意義。本文從存儲(chǔ)系統(tǒng)層次化的體系結(jié)構(gòu)研究視角出發(fā),重點(diǎn)對(duì)海量網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)中的層次化體系結(jié)構(gòu)模型、各級(jí)緩存局部性強(qiáng)弱的量化方法、頁(yè)面訪問(wèn)的周期性規(guī)律、訪問(wèn)延遲缺失代價(jià)緩存管理算法、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境下的文件大小分布...
【文章來(lái)源】:華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:140 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
圖目錄
表目錄
第1章 緒論
1.1 研究背景
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 I/O 存儲(chǔ)系統(tǒng)的建模、管理、調(diào)度與評(píng)價(jià)
1.2.2 存儲(chǔ)物理介質(zhì)的改進(jìn)與優(yōu)化
1.2.3 存儲(chǔ)器件的網(wǎng)絡(luò)連接
1.2.4 文件系統(tǒng)的優(yōu)化與創(chuàng)新
1.2.5 存儲(chǔ)模型的演變與發(fā)展
1.3 當(dāng)前存儲(chǔ)技術(shù)研究工作中存在的問(wèn)題
1.4 本文的主要工作
1.5 論文的組織結(jié)構(gòu)
第2章 海量網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)的層次化體系結(jié)構(gòu)
2.1 現(xiàn)有海量網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
2.1.1 幾種典型的海量網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
2.1.2 現(xiàn)有結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題
2.2 層次化的海量網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
2.2.1 層次化的海量存儲(chǔ)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)研究視角
2.2.2 海量網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的層次劃分
2.2.3 層次化海量網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的協(xié)議棧
2.3 基于層次化體系結(jié)構(gòu)的智能網(wǎng)絡(luò)磁盤(pán)系統(tǒng)
2.3.1 智能網(wǎng)絡(luò)磁盤(pán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
2.3.2 智能網(wǎng)絡(luò)磁盤(pán)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
2.4 層次化海量存儲(chǔ)系統(tǒng)的多級(jí)緩存性能優(yōu)化
2.5 本章小結(jié)
第3章 海量網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)表示層駐留集緩存管理策略研究
3.1 現(xiàn)有存儲(chǔ)表示層駐留集緩存管理策略
3.1.1 典型駐留集緩存管理策略
3.1.2 現(xiàn)有算法存在的問(wèn)題
3.2 局部性強(qiáng)弱的量化描述方法
3.2.1 緩存駐留集大小的確定
3.2.2 時(shí)間局部性的定量描述
3.2.3 空間局部性的定量描述
3.3 基于局部性強(qiáng)弱量化結(jié)果的表示層緩存管理算法
3.3.1 量化指標(biāo)的計(jì)算
3.3.2 管理算法
3.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
3.4 本章小結(jié)
第4章 海量網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)層分布式緩存技術(shù)研究
4.1 網(wǎng)絡(luò)層緩存的現(xiàn)有替換算法
4.1.1 網(wǎng)絡(luò)層分布式數(shù)據(jù)緩存與表示層駐留集緩存的區(qū)別
4.1.2 現(xiàn)有緩存替換算法
4.1.3 現(xiàn)有算法存在的問(wèn)題
4.2 存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)訪問(wèn)的周期性與延遲代價(jià)
4.2.1 訪問(wèn)周期性
4.2.2 頁(yè)面替換代價(jià)分析
4.3 基于周期性和延遲代價(jià)的緩存替換算法
4.3.1 緩存結(jié)構(gòu)
4.3.2 替換算法
4.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
4.4 本章小結(jié)
第5章 海量網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)物理層加速訪問(wèn)緩存技術(shù)研究
5.1 存儲(chǔ)物理層的體系結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)
5.2 文件大小與訪問(wèn)頻率的統(tǒng)計(jì)分布
5.2.1 靜態(tài)文件大小分布
5.2.2 動(dòng)態(tài)訪問(wèn)文件分布
5.3 基于統(tǒng)計(jì)結(jié)果的應(yīng)用加速緩存管理
5.3.1 存儲(chǔ)物理層多級(jí)加速緩存
5.3.2 加速算法
5.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
5.4 系統(tǒng)綜合測(cè)試
5.5 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間取得的科研成果
致謝
答辯委員會(huì)對(duì)論文的評(píng)定意見(jiàn)
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]DBCC-Join:一種新的高速緩存敏感的磁盤(pán)連接算法[J]. 韓希先,楊東華,李建中. 計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào). 2010(08)
[2]Flash存儲(chǔ)技術(shù)[J]. 鄭文靜,李明強(qiáng),舒繼武. 計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展. 2010(04)
[3]一種高性能對(duì)象存儲(chǔ)系統(tǒng)[J]. 劉群,馮丹,王芳. 計(jì)算機(jī)工程. 2008(15)
[4]I/O負(fù)載自相似研究綜述[J]. 李明強(qiáng),舒繼武. 計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展. 2008(06)
[5]共享存儲(chǔ)中一種基于流量均衡的隊(duì)列門(mén)限控制算法[J]. 汪洋,詹翊春,余少華. 武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版). 2008(06)
[6]一種智能網(wǎng)絡(luò)磁盤(pán)(IND)存儲(chǔ)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[J]. 趙躍龍,戴祖雄,王志剛,楊希. 計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào). 2008(05)
[7]一種智能網(wǎng)絡(luò)磁盤(pán)存儲(chǔ)文件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 趙躍龍,王文豐,曾文英,宋瑋. 華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2008(01)
[8]智能網(wǎng)絡(luò)磁盤(pán)通信協(xié)議的研究[J]. 周云霞,趙躍龍,楊希. 通信學(xué)報(bào). 2007(04)
[9]大容量、高性能、高擴(kuò)展能力的藍(lán)鯨分布式文件系統(tǒng)[J]. 楊德志,黃華,張建剛,許魯. 計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展. 2005(06)
[10]網(wǎng)絡(luò)RAID存儲(chǔ)系統(tǒng)邊界性能研究[J]. 崔寶江,劉軍,王剛,劉璟. 計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展. 2005(06)
博士論文
[1]關(guān)于存儲(chǔ)系統(tǒng)性能的測(cè)試、仿真與評(píng)價(jià)的研究[D]. 劉勁松.華中科技大學(xué) 2004
本文編號(hào):3166970
【文章來(lái)源】:華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:140 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
圖目錄
表目錄
第1章 緒論
1.1 研究背景
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 I/O 存儲(chǔ)系統(tǒng)的建模、管理、調(diào)度與評(píng)價(jià)
1.2.2 存儲(chǔ)物理介質(zhì)的改進(jìn)與優(yōu)化
1.2.3 存儲(chǔ)器件的網(wǎng)絡(luò)連接
1.2.4 文件系統(tǒng)的優(yōu)化與創(chuàng)新
1.2.5 存儲(chǔ)模型的演變與發(fā)展
1.3 當(dāng)前存儲(chǔ)技術(shù)研究工作中存在的問(wèn)題
1.4 本文的主要工作
1.5 論文的組織結(jié)構(gòu)
第2章 海量網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)的層次化體系結(jié)構(gòu)
2.1 現(xiàn)有海量網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
2.1.1 幾種典型的海量網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
2.1.2 現(xiàn)有結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題
2.2 層次化的海量網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
2.2.1 層次化的海量存儲(chǔ)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)研究視角
2.2.2 海量網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的層次劃分
2.2.3 層次化海量網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的協(xié)議棧
2.3 基于層次化體系結(jié)構(gòu)的智能網(wǎng)絡(luò)磁盤(pán)系統(tǒng)
2.3.1 智能網(wǎng)絡(luò)磁盤(pán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
2.3.2 智能網(wǎng)絡(luò)磁盤(pán)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
2.4 層次化海量存儲(chǔ)系統(tǒng)的多級(jí)緩存性能優(yōu)化
2.5 本章小結(jié)
第3章 海量網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)表示層駐留集緩存管理策略研究
3.1 現(xiàn)有存儲(chǔ)表示層駐留集緩存管理策略
3.1.1 典型駐留集緩存管理策略
3.1.2 現(xiàn)有算法存在的問(wèn)題
3.2 局部性強(qiáng)弱的量化描述方法
3.2.1 緩存駐留集大小的確定
3.2.2 時(shí)間局部性的定量描述
3.2.3 空間局部性的定量描述
3.3 基于局部性強(qiáng)弱量化結(jié)果的表示層緩存管理算法
3.3.1 量化指標(biāo)的計(jì)算
3.3.2 管理算法
3.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
3.4 本章小結(jié)
第4章 海量網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)層分布式緩存技術(shù)研究
4.1 網(wǎng)絡(luò)層緩存的現(xiàn)有替換算法
4.1.1 網(wǎng)絡(luò)層分布式數(shù)據(jù)緩存與表示層駐留集緩存的區(qū)別
4.1.2 現(xiàn)有緩存替換算法
4.1.3 現(xiàn)有算法存在的問(wèn)題
4.2 存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)訪問(wèn)的周期性與延遲代價(jià)
4.2.1 訪問(wèn)周期性
4.2.2 頁(yè)面替換代價(jià)分析
4.3 基于周期性和延遲代價(jià)的緩存替換算法
4.3.1 緩存結(jié)構(gòu)
4.3.2 替換算法
4.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
4.4 本章小結(jié)
第5章 海量網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)物理層加速訪問(wèn)緩存技術(shù)研究
5.1 存儲(chǔ)物理層的體系結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)
5.2 文件大小與訪問(wèn)頻率的統(tǒng)計(jì)分布
5.2.1 靜態(tài)文件大小分布
5.2.2 動(dòng)態(tài)訪問(wèn)文件分布
5.3 基于統(tǒng)計(jì)結(jié)果的應(yīng)用加速緩存管理
5.3.1 存儲(chǔ)物理層多級(jí)加速緩存
5.3.2 加速算法
5.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
5.4 系統(tǒng)綜合測(cè)試
5.5 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間取得的科研成果
致謝
答辯委員會(huì)對(duì)論文的評(píng)定意見(jiàn)
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]DBCC-Join:一種新的高速緩存敏感的磁盤(pán)連接算法[J]. 韓希先,楊東華,李建中. 計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào). 2010(08)
[2]Flash存儲(chǔ)技術(shù)[J]. 鄭文靜,李明強(qiáng),舒繼武. 計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展. 2010(04)
[3]一種高性能對(duì)象存儲(chǔ)系統(tǒng)[J]. 劉群,馮丹,王芳. 計(jì)算機(jī)工程. 2008(15)
[4]I/O負(fù)載自相似研究綜述[J]. 李明強(qiáng),舒繼武. 計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展. 2008(06)
[5]共享存儲(chǔ)中一種基于流量均衡的隊(duì)列門(mén)限控制算法[J]. 汪洋,詹翊春,余少華. 武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版). 2008(06)
[6]一種智能網(wǎng)絡(luò)磁盤(pán)(IND)存儲(chǔ)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[J]. 趙躍龍,戴祖雄,王志剛,楊希. 計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào). 2008(05)
[7]一種智能網(wǎng)絡(luò)磁盤(pán)存儲(chǔ)文件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 趙躍龍,王文豐,曾文英,宋瑋. 華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2008(01)
[8]智能網(wǎng)絡(luò)磁盤(pán)通信協(xié)議的研究[J]. 周云霞,趙躍龍,楊希. 通信學(xué)報(bào). 2007(04)
[9]大容量、高性能、高擴(kuò)展能力的藍(lán)鯨分布式文件系統(tǒng)[J]. 楊德志,黃華,張建剛,許魯. 計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展. 2005(06)
[10]網(wǎng)絡(luò)RAID存儲(chǔ)系統(tǒng)邊界性能研究[J]. 崔寶江,劉軍,王剛,劉璟. 計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展. 2005(06)
博士論文
[1]關(guān)于存儲(chǔ)系統(tǒng)性能的測(cè)試、仿真與評(píng)價(jià)的研究[D]. 劉勁松.華中科技大學(xué) 2004
本文編號(hào):3166970
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