面向閃存設(shè)備的對象文件系統(tǒng).pdf

1、隨著高性能計算和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)的規(guī)模出現(xiàn)快速增長，系統(tǒng)面臨的數(shù)據(jù)存儲和管理需求也越來越高。在計算機(jī)系統(tǒng)中，現(xiàn)在的處理器的性能得到快速提高，但存儲能力卻成為了制約計算機(jī)系統(tǒng)性能的瓶頸之一。因此，如何提高存儲部件的性能成為提高計算機(jī)系統(tǒng)性能的主要方式之一。近年來，隨著閃存存儲容量的增長、數(shù)據(jù)讀寫速度的提高，閃存存儲器已經(jīng)成為構(gòu)建高性能外存系統(tǒng)的重要存儲介質(zhì)，但閃存設(shè)備也存在寫壽命和上層文件系統(tǒng)無法針對閃存轉(zhuǎn)換層進(jìn)行優(yōu)化等問題。本

2、文在不帶閃存轉(zhuǎn)換層的定制閃存設(shè)備的基礎(chǔ)上，設(shè)計和實現(xiàn)面向閃存設(shè)備對象文件系統(tǒng)。
　　首先，本文在定制閃存設(shè)備的基礎(chǔ)上，將閃存轉(zhuǎn)換層從閃存設(shè)備中剝離，融合到文件系統(tǒng)中;針對文件系統(tǒng)寫放大問題給閃存壽命帶來的影響，引入對象閃存轉(zhuǎn)換層OFTL，實現(xiàn)了基于對象的定制閃存設(shè)備驅(qū)動。此外設(shè)計與實現(xiàn)了基于塊的定制閃存設(shè)備驅(qū)動，解決現(xiàn)有文件系統(tǒng)無法運行在不帶閃存轉(zhuǎn)換層的定制閃存設(shè)備上的問題，為面向?qū)ο箝W存文件系統(tǒng)與現(xiàn)有文件系統(tǒng)的測試與分析奠定了基

3、礎(chǔ)。
　　其次，本文針對閃存設(shè)備的寫壽命問題和文件系統(tǒng)I/O性能，設(shè)計基于OFTL的閃存對象文件系統(tǒng)。利用OFTL接口訪問閃存設(shè)備，提高閃存設(shè)備的壽命;設(shè)計了以對象屬性形式訪問元數(shù)據(jù)的方法，在延長閃存設(shè)備壽命的同時，提高文件系統(tǒng)的I/O性能。
　　最后，本文在開源的基于OSD文件系統(tǒng)EXOFS上，使用OFTL模塊替換原有的OSD模塊，實現(xiàn)了面向閃存設(shè)備對象文件系統(tǒng)的原型。使用FileBench和YCSB作為測試工具，使用定制

4、閃存設(shè)備，測試與分析了面向閃存設(shè)備對象文件系統(tǒng)與Ext2、Ext4、F2FS的I/O性能與寫數(shù)據(jù)量大小。結(jié)果表明，在I/O性能方面相比現(xiàn)有的文件系統(tǒng)，面向閃存設(shè)備對象文件系統(tǒng)使用FileBench時提升了5.94％～8.12％，使用YCSB時提升了3.09％～8.69％。在寫入數(shù)據(jù)量方面，使用FileBench時相比Ext2和Ext4，面向閃存設(shè)備對象文件系統(tǒng)降低了32.48％～50.61％，與F2FS基本持平僅相差0.5％;使用YCS