本文關鍵詞：基于網絡負載的自適應閃存陣列設計與實現

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【摘要】：隨著移動互聯(lián)網和云計算等技術的興起和快速發(fā)展,手機、傳感器等各類移動終端開始迅速普及,使得全球數據呈指數增長,引領我們進入了大數據時代。這種現象在帶來機遇的同時,也給存儲系統(tǒng)帶來了規(guī)模、可靠性和性能等方面的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的RAID技術和閃存固態(tài)盤的廣泛應用,為迎接大數據挑戰(zhàn)帶來了曙光,使得基于閃存固態(tài)盤的陣列系統(tǒng)成為現階段研究的熱點。由于其實現簡單,并且在保證一定可靠性的同時能夠提升系統(tǒng)性能,RAID-5系統(tǒng)成為當前階段各類存儲系統(tǒng)的主流選擇。然而,現行的RAID-5系統(tǒng)中存在以下問題:1、冗余策略單一;2、現有的冗余策略和系統(tǒng)性能提升相互獨立,無法為系統(tǒng)性能提升提供助力;3、現有冗余策略對負載數據采取統(tǒng)一化的處理方式,缺乏數據針對性;4、雖然現有冗余策略通過輪轉方法提供了全局的負載均衡,但該負載均衡方法并沒有針對數據訪問局部性提供相應優(yōu)化。另一方面,通過大量研究和實驗發(fā)現,大多數負載應用存在明顯的數據訪問偏斜特性:即少部分數據為熱數據,熱數據承擔了絕大部分的數據訪問請求。另外,大量研究和分析發(fā)現,通常情況下,陣列中的各個存儲設備的存儲空間都沒有被完全用盡,始終存儲有一定的空閑容量。針對以上問題和負載特性,本文設計并實現了一種基于網絡負載的自適應RAIS-5閃存陣列系統(tǒng),通過對負載中冷熱數據的有效識別,并針對性地對熱數據使用副本策略,冷數據使用原系統(tǒng)編碼,使得原系統(tǒng)在保證可靠性的同時可以更好地利用熱數據副本均衡分擔大部分訪問壓力,從而提升系統(tǒng)性能。在可靠性方面,本文提出的負載自適應系統(tǒng)并未犧牲原系統(tǒng)的可靠性,在保證整系統(tǒng)容錯設備為1的前提下,也沒有增加系統(tǒng)的寫更新開銷,同時將熱數據副本隨機平均放置,利用多副本提升讀性能,緩解數據熱點效應。最后,通過相關實驗,證明了該方法的有效性。
【關鍵詞】：RAIS-5 負載偏斜 自適應 混合編碼 負載均衡
【學位授予單位】：國防科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP333
【目錄】：

• 摘要9-10
• ABSTRACT10-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 課題背景11-16
• 1.1.1 大數據時代的到來11-12
• 1.1.2 存儲的三大挑戰(zhàn)：數據規(guī)模、可靠性和性能12-14
• 1.1.3 國內外閃存陣列研究現狀14-16
• 1.2 課題研究內容與意義16-17
• 1.3 本文的結構安排17-18
• 第二章 相關技術概述18-28
• 2.1 閃存以及閃存固態(tài)盤18-20
• 2.2 陣列技術20-21
• 2.3 冗余技術21-24
• 2.3.1 副本技術21-22
• 2.3.2 糾刪碼技術22-23
• 2.3.3 區(qū)別與聯(lián)系23-24
• 2.4 負載均衡技術24-26
• 2.5 本章小節(jié)26-28
• 第三章 RAID實現技術和負載特性分析28-35
• 3.1 RAID實現技術28-32
• 3.2 負載訪問特性32-34
• 3.3 本章小結34-35
• 第四章 基于網絡負載的自適應閃存陣列設計與實現35-50
• 4.1 現有RAID-5 系統(tǒng)分析35-37
• 4.1.1 相關數據介紹35
• 4.1.2 冗余技術35-37
• 4.2 ARAIS-5 系統(tǒng)設計動機37-38
• 4.3 ARAIS-5 系統(tǒng)總體架構38-42
• 4.3.1 所在層次38-39
• 4.3.2 系統(tǒng)結構39-40
• 4.3.3 工作流程40-42
• 4.4 活性識別42-44
• 4.5 混合冗余方法44-46
• 4.6 數據放置46-48
• 4.7 實現代碼48-49
• 4.8 本章小結49-50
• 第五章 ARAIS-5 系統(tǒng)性能測試與分析50-56
• 5.1 測試環(huán)境50
• 5.2 測試方案50-51
• 5.3 測試結果與分析51-54
• 5.3.1 固態(tài)盤數量對系統(tǒng)性能的影響51-52
• 5.3.2 塊大小對系統(tǒng)性能的影響52-53
• 5.3.3 熱數據閥值對系統(tǒng)性能的影響53-54
• 5.4 本章小結54-56
• 總結與展望56-58
• 致謝58-59
• 參考文獻59-63
• 作者在學期間取得的學術成果63

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前3條

1 王棟;趙展;錢昕;;基于奇偶校驗的RAID條帶鏡像數據分布方法[J];計算機應用與軟件;2014年11期

2 張都樂;祝懷杰;何淼;;基于單磁盤的RAID系統(tǒng)可靠性分析[J];計算機系統(tǒng)應用;2014年01期

3 那文武;柯劍;朱旭東;孟曉p，

本文編號：569384