數(shù)據(jù)在混合存儲系統(tǒng)中的放置
發(fā)布時間：2017-09-11 11:04
本文關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)在混合存儲系統(tǒng)中的放置
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【摘要】：CPU速度的增加已遠遠超過磁性硬盤(Hard Disk Drive，即HDD)I/O速度的增加，兩者之間存在一個不斷擴大的差距，存儲系統(tǒng)成為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)性能提高的瓶頸。 閃存硬盤（Flash-based Solid State Drive，即Flash SSD，通常稱為SSD）的出現(xiàn)使永久性存儲設(shè)備發(fā)生了革命性的變化，為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)性能的提升帶來希望。由于閃存硬盤完全建立在半導(dǎo)體芯片上，沒有機械移動操作，這個基本的不同特性使閃存硬盤成為理想的存儲介質(zhì)，從而可提高存儲系統(tǒng)的性能。 盡管閃存硬盤有著磁性硬盤無法比擬的優(yōu)越性，由于下列原因，在可預(yù)見的將來，，閃存硬盤很難完全替代磁性硬盤:（1）閃存硬盤的制造成本仍然遠遠高于磁性硬盤；（2）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法是基于磁性硬盤的，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)需要對它們進行調(diào)整才能利用閃存硬盤的速度優(yōu)勢；（3）磁性硬盤具有容量大和順序訪問速度快的特點使得其在存儲層次體系結(jié)構(gòu)中仍具有存在價值。所以，對于大部分的存儲系統(tǒng)，不應(yīng)該簡單地認為閃存硬盤是現(xiàn)有磁性硬盤的替換，而應(yīng)該是提高存儲系統(tǒng)性能的一種方式。在存儲系統(tǒng)中，需要找到閃存硬盤的合適位置，在性能和成本之間達成一種合適的平衡�，F(xiàn)階段，為利用閃存硬盤和磁性硬盤各自的優(yōu)勢，減少購買成本和操作成本，從而提高存儲系統(tǒng)的整體性能，數(shù)據(jù)庫研究者廣泛關(guān)注采用閃存硬盤和磁性硬盤的混合存儲體系結(jié)構(gòu)。 在使用閃存硬盤和磁性硬盤的混合存儲系統(tǒng)中，順序讀、順序?qū)憽㈦S機讀和隨機寫四種訪問操作在這兩種存儲介質(zhì)上的表現(xiàn)有很大差異，對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)性能的貢獻不同。當(dāng)放置數(shù)據(jù)時有必要考慮這種差異�，F(xiàn)有的方法考慮了存儲介質(zhì)的差異，但是沒有考慮四種操作之間的不同。本文在現(xiàn)有方法的基礎(chǔ)上，以表和索引的數(shù)據(jù)粒度，提出一種在混合存儲系統(tǒng)中加權(quán)放置數(shù)據(jù)庫對象的方法。該方法區(qū)分不同的操作在不同存儲介質(zhì)上的差異，根據(jù)不同的負載賦予四種操作在數(shù)據(jù)庫性能提升上不同的權(quán)重，以充分利用兩種存儲介質(zhì)的性能優(yōu)勢。然后對表和索引做出存儲決定時，利用回溯算法實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫對象的全局最佳放置，從而最大化地提升數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的性能。最后，以TPC-C作為數(shù)據(jù)庫的負載進行實驗并驗證方法的正確性，其結(jié)果表明：與現(xiàn)有的方法相比，該方法能夠更好地提高數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的性能，并延長閃存硬盤的壽命。
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【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP333
【目錄】：
- 摘要3-5
- ABSTRACT5-10
- 第一章 緒論10-16
- 1.1 課題研究背景及意義10-12
- 1.2 數(shù)據(jù)在混合存儲系統(tǒng)中放置的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
- 1.3 課題主要研究內(nèi)容14-15
- 1.4 論文結(jié)構(gòu)15-16
- 第二章 閃存硬盤和磁性硬盤混合存儲體系結(jié)構(gòu)16-32
- 2.1 閃存硬盤和磁性硬盤的特性16-17
- 2.1.1 閃存硬盤的特性16-17
- 2.1.2 磁性硬盤的特性17
- 2.2 混合存儲系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)17-18
- 2.3 混合存儲體系結(jié)構(gòu)的類型18-19
- 2.4 三種混合存儲體系結(jié)構(gòu)需解決的共性問題19-20
- 2.5 閃存硬盤作為磁性硬盤的擴展20-23
- 2.5.1 工作原理20-21
- 2.5.2 需要解決的問題21-23
- 2.6 閃存硬盤作為緩沖池的擴展23-28
- 2.6.1 工作原理23-25
- 2.6.2 閃存硬盤作為緩存的成本效益25-26
- 2.6.3 需要解決的問題26-28
- 2.7 磁性硬盤作為閃存硬盤的寫緩存28-30
- 2.7.1 工作原理28-29
- 2.7.2 需要解決的問題29-30
- 2.8 本章小結(jié)30-32
- 第三章 混合存儲系統(tǒng)中數(shù)據(jù)放置32-38
- 3.1 問題定義32-33
- 3.2 數(shù)據(jù)庫對象放置33-34
- 3.3 四種不同的操作34
- 3.4 放置方案34-36
- 3.5 放置算法36-37
- 3.6 本章小結(jié)37-38
- 第四章 實驗及性能評估38-46
- 4.1 實驗準(zhǔn)備39-40
- 4.2 數(shù)據(jù)獲取40-42
- 4.2.1 對象頁的磁性硬盤訪問時間40-42
- 4.2.2 閃存硬盤的讀寫性能42
- 4.3 實驗結(jié)果分析42-45
- 4.4 本章小結(jié)45-46
- 第五章 總結(jié)與未來工作46-48
- 5.1 總結(jié)46
- 5.2 未來工作46-48
- 參考文獻48-52
- 附錄52-60
- 致謝60-62
- 碩士期間發(fā)表的論文62
【參考文獻】
中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條
1 鄭文靜;李明強;舒繼武;;Flash存儲技術(shù)[J];計算機研究與發(fā)展;2010年04期
2 陸游游;舒繼武;;閃存存儲系統(tǒng)綜述[J];計算機研究與發(fā)展;2013年01期
3 孟小峰;慈祥;;大數(shù)據(jù)管理:概念、技術(shù)與挑戰(zhàn)[J];計算機研究與發(fā)展;2013年01期
4 王江濤;賴文豫;孟小峰;;閃存數(shù)據(jù)庫:現(xiàn)狀、技術(shù)與展望[J];計算機學(xué)報;2013年08期
本文編號：830338
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