本文關(guān)鍵詞：L-CACHE：一種虛擬化環(huán)境下基于SSD的緩存去重系統(tǒng)

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【摘要】：最近十年間,CPU和存儲(chǔ)子系統(tǒng)之間的性能差距越拉越大,使后者成為左右系統(tǒng)性能的主要瓶頸,最終導(dǎo)致計(jì)算機(jī)利用率低下、間接提高了生產(chǎn)成本。為此存儲(chǔ)領(lǐng)域相繼引入了諸多新技術(shù),SSD是其中的一個(gè)代表,它是一種性能較好的新興存儲(chǔ)設(shè)備,但其造價(jià)較高,因此在商業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中通常還是將其作為后端慢速存儲(chǔ)設(shè)備的緩存使用。另一方面,虛擬化技術(shù)使得一臺(tái)物理機(jī)上可以同時(shí)運(yùn)行若干臺(tái)虛擬機(jī),通常數(shù)個(gè)虛擬機(jī)鏡像之間存在著較大相似性,這主要是因?yàn)榇蠖鄶?shù)虛擬機(jī)都運(yùn)行著相似的操作系統(tǒng)、相似的庫(kù)、相似的應(yīng)用程序。但是在實(shí)際的生產(chǎn)環(huán)境中,通常是從共享的緩存設(shè)備中為每個(gè)虛擬機(jī)分配一塊獨(dú)立的緩存空間,忽略了不同虛擬機(jī)之間數(shù)據(jù)的冗余性,這大幅降低了緩存設(shè)備的利用率。為了解決上述問(wèn)題,本文設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)了一套以SSD為緩存設(shè)備的緩存去重系統(tǒng)L-CACHE:將熱點(diǎn)數(shù)據(jù)緩存在SSD設(shè)備上,同時(shí)融入了去重功能,并以ARC算法為基礎(chǔ)提出了去重感知的Dedu-ARC算法,作為其緩存管理的核心算法。實(shí)驗(yàn)證明L-CACHE相比于傳統(tǒng)緩存系統(tǒng)在讀寫延遲、緩存命中率等方面有著更好的性能。本文主要工作內(nèi)容如下：1.研究分析Linux內(nèi)核Block I/O機(jī)制、Device Mapper機(jī)制的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。2.從架構(gòu)設(shè)計(jì)、緩存組織、I/O處理、替換策略四個(gè)方面入手,設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)了L-CACHE緩存去重系統(tǒng)。3.分析ARC算法,論證其在去重場(chǎng)景中的不適用性,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)了L-CACHE系統(tǒng)的緩存替換策略Dedu-ARC算法4.從緩存命中率、平均I/O延遲、SSD寫入次數(shù)這三方面將L-CACHE與dm-cache進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比,并對(duì)結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)分析。
【關(guān)鍵詞】：緩存算法 虛擬化 Block I/O Device Mapper
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP333
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 緒論13-17
• 1.1 課題背景13-14
• 1.2 本文主要工作14-15
• 1.3 本文內(nèi)容組織15-17
• 第2章 相關(guān)技術(shù)綜述17-26
• 2.1 通用塊設(shè)備層17-22
• 2.1.1 基本原理17-19
• 2.1.2 處理流程19-22
• 2.2 Device Mapper機(jī)制22-25
• 2.2.1 基本原理22-24
• 2.2.2 處理流程24-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 第3章 L-CACHE設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)26-64
• 3.1 L-CACHE架構(gòu)設(shè)計(jì)26-32
• 3.1.1 用戶空間層27-28
• 3.1.2 內(nèi)核空間層28-32
• 3.1.3 物理硬件層32
• 3.2 L-CACHE緩存組織32-43
• 3.2.1 Reference結(jié)構(gòu)32-36
• 3.2.2 Address/Signature Hash Table36-38
• 3.2.3 緩存組織管理38-43
• 3.3 L-CACHE I/O處理43-55
• 3.3.1 L-CACHE讀操作44-49
• 3.3.2 L-CACHE寫操作49-55
• 3.4 L-CACHE替換算法55-63
• 3.4.1 LRU算法55-57
• 3.4.2 ARC算法57-59
• 3.4.3 Dedu-ARC算法59-63
• 3.5 本章小結(jié)63-64
• 第4章 系統(tǒng)測(cè)試與分析64-78
• 4.1 測(cè)試部署64-66
• 4.1.1 測(cè)試workloads64-65
• 4.1.2 測(cè)試環(huán)境65-66
• 4.2 測(cè)試分析66-77
• 4.2.1 緩存命中率67-71
• 4.2.2 平均I/O延遲71-74
• 4.2.3 SSD寫入次數(shù)74-77
• 4.3 本章小結(jié)77-78
• 第5章 總結(jié)與展望78-80
• 5.1 工作總結(jié)78
• 5.2 工作展望78-80
• 參考文獻(xiàn)80-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間主要的研究成果83-84
• 致謝84

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中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 司成祥;孟曉p，

本文編號(hào)：842875