發(fā)布時間：2021-08-03 05:16

　　隨著計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和內(nèi)存技術(shù)的發(fā)展,非易失性內(nèi)存（Non-Volatile Memory）及其相關(guān)技術(shù)正受到越來越多的關(guān)注。它不僅提供了可按字節(jié)尋址的,接近DRAM的訪問速度,還提供了類似傳統(tǒng)磁盤的數(shù)據(jù)持久性,因此被認(rèn)為是下一代內(nèi)存—存儲體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向。然而,許多高級語言（如Python,JavaScript等）卻缺少合理并高效的方法來利用非易失性內(nèi)存處理需要持久化的對象。在過去,由這些高級語言編寫的應(yīng)用程序往往依賴于外部的存儲系統(tǒng)（如文件系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)）來處理這些數(shù)據(jù)。但是,這一方面導(dǎo)致了數(shù)據(jù)在內(nèi)存和存儲之間傳遞的開銷,另一方面,由于對象的內(nèi)存結(jié)構(gòu)與存儲的結(jié)構(gòu)往往有所不同,這使得數(shù)據(jù)在傳遞的過程中往往需要進(jìn)行序列化和反序列化。針對以上兩個問題,本文提出了面向非易失性內(nèi)存的高級語言對象持久化框架,旨在為高級語言的面向?qū)ο缶幊烫峁└咝У臄?shù)據(jù)持久化方案。首先,該框架使得高級語言可以像對待普通對象一樣,創(chuàng)建和訪問持久對象。另外,該框架為持久對象設(shè)計了持久內(nèi)存結(jié)構(gòu),這使得程序可直接訪問持久對象,而不需要數(shù)據(jù)在存儲和內(nèi)存中傳輸。另外,由于數(shù)據(jù)具有持久性,該框架能夠保證這些對象中的數(shù)據(jù)可以在... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

–1傳統(tǒng)的高級語言持久對象的處理方法

第二章基于NVM的對象持久化總體框架上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文圖2–1傳統(tǒng)的高級語言持久對象的處理方法Figure2–1Traditionalwaystohandlepersistentobjectsinhigh-levellanguages然而，隨著近年來NVM技術(shù)的發(fā)展，上述的結(jié)構(gòu)有望得到根本上的優(yōu)化。由于NVM提供了接近DRAM的訪問速度，可按字節(jié)尋址的訪問特性，以及存儲的持久性，因此上述的讀，寫，更新可通過如圖2–2過程來完成。圖2–2基于NVM的高級語言持久對象處理方法Figure2–2NVM-basedwaystohandlepersistentobjectinhigh-levellanugages在這里，NVM設(shè)備被抽象為一塊連續(xù)的持久內(nèi)存，它通過mmap的方式被映射到進(jìn)程空間中，從而可以在該進(jìn)程中直接通過指針訪問。持久對象在內(nèi)存和持久內(nèi)存中有著相同的結(jié)構(gòu)，因此對對象直接的讀，寫，和更新即是對持久對象的—10—

上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章基于NVM的對象持久化總體框架讀，寫，和更新。這種新型的結(jié)構(gòu)從以下三個方面顯著提升了處理持久對象的性能：1.數(shù)據(jù)僅存在一份副本，減少了數(shù)據(jù)拷貝帶來的開銷。2.同時，由于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的同一性，不再需要序列化和反序列化。3.可直接通過內(nèi)存的讀寫操作訪問持久對象，因此不再有文件I/O層的開銷。然而，這種存儲結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)要求持久對象采用額外的設(shè)計來保證其數(shù)據(jù)的可用性。首先，持久對象的結(jié)構(gòu)中不能有普通指針的存在。因?yàn)橹羔樖莻�與進(jìn)程相關(guān)的虛擬地址，會在程序重啟時失效。第二，持久對象需要額外的操作來保證數(shù)據(jù)的一致性，對于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)來說這往往是通過文件系統(tǒng)或者數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)來保證的。最后，持久對象需要建立額外的垃圾回收機(jī)制，該機(jī)制不僅保證了持久對象中的垃圾能正確地被回收，還要有經(jīng)受程序異常中斷的能力。但盡管如此，本研究后續(xù)的實(shí)驗(yàn)表明，該結(jié)構(gòu)相對與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)而言仍然可以帶來很大的性能提升。2.2系統(tǒng)框架本研究針對高級語言中持久對象設(shè)計的整體框架圖如圖2–3所示。圖2–3總體框架Figure2–3Overallframework如上圖所示，本研究設(shè)計的高級語言對象持久化解決方案的總體框架包含以下三個部分：—11—


本文編號：3319011