基于閃存的混合存儲系統(tǒng)緩存算法研究.pdf

1、隨著基于閃存的固態(tài)盤技術(shù)的不斷發(fā)展，當(dāng)前被廣泛應(yīng)用于混合存儲系統(tǒng)中。它具有隨機讀寫性能高，能耗低，噪聲小的優(yōu)點，但相對于傳統(tǒng)機械磁盤，容量小，價格貴，受擦寫次數(shù)的限制。因此，工業(yè)上一般通過磁盤存儲擴展或緩存模式將其應(yīng)用到混合存儲系統(tǒng)中。
　　綜合考慮固態(tài)盤和磁盤性能，通過負載特性分析，提出了一種基于區(qū)域熱度的緩存替換算法（RAC）以改善基于閃存緩存的混合存儲系統(tǒng)性能，熱度計算是以區(qū)域（一段連續(xù)的磁盤塊）為單位而不是一個磁盤塊，區(qū)域

2、熱度決定著是否緩存替換。相比傳統(tǒng)緩存算法，RAC算法更適合應(yīng)用于基于固態(tài)盤的磁盤緩存出于以下幾個方面考慮。首先，固態(tài)盤作為二級緩存相對于一級緩存（內(nèi)存），具有較弱的時間局部性。其次，對后端磁盤的存取存在交叉訪問。再次，負載對底層存儲設(shè)備的讀寫請求具有高度的空間局部性并且在各個時間段頻繁訪問的熱數(shù)據(jù)區(qū)域較穩(wěn)定。另外，傳統(tǒng)緩存算法熱點數(shù)據(jù)的統(tǒng)計一般是基于磁盤塊的訪問頻率，這就需要很長時間計算熱度，在熱度計算過程中可能會引起熱點數(shù)據(jù)之間或冷熱

3、數(shù)據(jù)之間的頻繁替換，不僅會使性能惡化，還造成對固態(tài)盤大量的寫。RAC不僅可以充分利用訪問的空間局部性以及順序讀寫特性，還能加速熱度計算過程，從而提高緩存命中率，減少固態(tài)盤上不必要的替換，進而延長了固態(tài)盤的使用壽命。
　　RAC算法首先在緩存模擬器Cachesim上實現(xiàn)，通過大量負載模擬進行了評估，然后利用閃存緩存Flashcache模塊實現(xiàn)了基于RAC的混合存儲系統(tǒng)，并做了系統(tǒng)測試。實驗結(jié)果表明，相比基于傳統(tǒng)緩存算法的存儲系統(tǒng)，吞