基于FLASH-DISK混合存儲數(shù)據(jù)動態(tài)遷移的研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，人類對計(jì)算機(jī)存儲性能的要求越來越高。高速度、大容量、低成本的存儲系統(tǒng)是目前存儲系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。任何單一的存儲介質(zhì)已經(jīng)不能完全滿足人們對存儲系統(tǒng)的性能要求，混合存儲系統(tǒng)可以充分利用不同存儲介質(zhì)的性能優(yōu)勢組成高效的存儲系統(tǒng)，在低成本的前提下既能實(shí)現(xiàn)存儲系統(tǒng)容量的大幅擴(kuò)展，又顯著提高存儲系統(tǒng)的性能，是目前存儲技術(shù)發(fā)展的方向。
　　本文結(jié)合當(dāng)前的存儲系統(tǒng)背景，順應(yīng)當(dāng)前存儲系統(tǒng)的大容量、低成本、高性能的發(fā)展趨勢，利

2、用SSD的高速讀寫特性和HDD的高順序訪問特性，提出了一種新型的混合存儲系統(tǒng)RHM。在該混合存儲系統(tǒng)中，主要從系統(tǒng)帶寬和系統(tǒng)延遲兩個(gè)角度考慮，將熱數(shù)據(jù)和隨機(jī)數(shù)據(jù)遷移到容量小但高速的SSD中，將其它數(shù)據(jù)尤其是順序數(shù)據(jù)遷移到容量大且利于順序訪問的HDD中。該系統(tǒng)通過Linux內(nèi)核模塊實(shí)現(xiàn)，對上層用戶的訪問透明。
　　本文的主要研究工作如下:
　　首先，對當(dāng)前主流持久存儲器件的讀寫特性、容量、成本等作了對比研究，并對混合存儲系統(tǒng)設(shè)

3、計(jì)中的關(guān)鍵問題作了深入分析。
　　其次，目前的熱數(shù)據(jù)識別方案大多只關(guān)注數(shù)據(jù)的訪問頻度，并沒有將訪問頻度隨時(shí)間的變化關(guān)系動態(tài)地反映出來，進(jìn)而造成較高的錯誤識別率。為了有效地識別熱數(shù)據(jù)，提出了一種新穎的熱數(shù)據(jù)識別方案。該方案采用線性表計(jì)數(shù)的方法來識別熱數(shù)據(jù)，不僅考慮了文件訪問的頻度，還充分考慮了文件訪問的最近度（距離當(dāng)前時(shí)刻的遠(yuǎn)近程度），提高熱數(shù)據(jù)識別的準(zhǔn)確性。同時(shí)，為了判斷文件的隨機(jī)性，提出了隨機(jī)量計(jì)算模型。該模型根據(jù)文件的訪問歷史

4、信息，將在一個(gè)時(shí)間窗口內(nèi)順序到達(dá)文件訪問進(jìn)行合并，最后將文件的總的訪問段數(shù)作為該文件的隨機(jī)量。
　　再次，提出了基于熱數(shù)據(jù)、隨機(jī)數(shù)據(jù)識別的數(shù)據(jù)遷移模型。本文采用0-1背包模型，使用改進(jìn)的貪心算法來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的動態(tài)遷移。該算法與傳統(tǒng)的貪心算法相比，更能充分利用SSD的有限容量。
　　最后，使用三種實(shí)際負(fù)載對三種不同存儲系統(tǒng)的性能作對比測試。實(shí)驗(yàn)表明，與使用單一存儲介質(zhì)HDD的存儲系統(tǒng)相比，RHM在達(dá)到大容量、低成本的同時(shí)，系統(tǒng)帶