面向閃存設(shè)備的對(duì)象文件系統(tǒng).pdf

1、隨著高性能計(jì)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(zhǎng)，系統(tǒng)面臨的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理需求也越來越高。在計(jì)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(chǔ)能力卻成為了制約計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能的瓶頸之一。因此，如何提高存儲(chǔ)部件的性能成為提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能的主要方式之一。近年來，隨著閃存存儲(chǔ)容量的增長(zhǎng)、數(shù)據(jù)讀寫速度的提高，閃存存儲(chǔ)器已經(jīng)成為構(gòu)建高性能外存系統(tǒng)的重要存儲(chǔ)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(duì)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(jì)和實(shí)現(xiàn)面向閃存設(shè)備對(duì)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(duì)文件系統(tǒng)寫放大問題給閃存壽命帶來的影響，引入對(duì)象閃存轉(zhuǎn)換層OFTL，實(shí)現(xiàn)了基于對(duì)象的定制閃存設(shè)備驅(qū)動(dòng)。此外設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)了基于塊的定制閃存設(shè)備驅(qū)動(dòng)，解決現(xiàn)有文件系統(tǒng)無法運(yùn)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(cè)試與分析奠定了基

3、礎(chǔ)。
　　其次，本文針對(duì)閃存設(shè)備的寫壽命問題和文件系統(tǒng)I/O性能，設(shè)計(jì)基于OFTL的閃存對(duì)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(jì)了以對(duì)象屬性形式訪問元數(shù)據(jù)的方法，在延長(zhǎng)閃存設(shè)備壽命的同時(shí)，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(shí)現(xiàn)了面向閃存設(shè)備對(duì)象文件系統(tǒng)的原型。使用FileBench和YCSB作為測(cè)試工具，使用定制

4、閃存設(shè)備，測(cè)試與分析了面向閃存設(shè)備對(duì)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(duì)象文件系統(tǒng)使用FileBench時(shí)提升了5.94％～8.12％，使用YCSB時(shí)提升了3.09％～8.69％。在寫入數(shù)據(jù)量方面，使用FileBench時(shí)相比Ext2和Ext4，面向閃存設(shè)備對(duì)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