面向字節(jié)訪問非易失存儲(chǔ)器的新型文件系統(tǒng).pdf

1、信息社會(huì)中我們需要依賴于各種各樣的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，為了保存各類信息，從個(gè)人到整個(gè)社會(huì)如何存儲(chǔ)海量數(shù)據(jù)顯得非常重要。但計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在處理能力快速提高的同時(shí)，存儲(chǔ)能力成為制約計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能的主要瓶頸，因此提高存儲(chǔ)部件的存儲(chǔ)能力成為提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能的重要方式之一。新型非易失存儲(chǔ)器具有接近于DRAM的訪問速度，是構(gòu)建高性能外存系統(tǒng)和提高大數(shù)據(jù)系統(tǒng)性能的重要途徑，但也存在耐寫次數(shù)有限和讀寫延遲、讀寫能耗不對(duì)稱等問題。本文針對(duì)使用新型非易失存儲(chǔ)器構(gòu)建的

2、高速外存系統(tǒng)，研究和設(shè)計(jì)了一種新型的文件系統(tǒng)。
　　首先，本文在文件系統(tǒng)中引入緩存技術(shù)，使用寫緩存合并對(duì)同一數(shù)據(jù)的多次寫操作，減少寫新型非易失存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)量;使用原始緩存減少寫回新型非易失存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)量;設(shè)計(jì)了寫緩存混合粒度管理算法、雙緩存協(xié)調(diào)算法和緩存空間協(xié)調(diào)策略，減少了新型非易失存儲(chǔ)器的寫數(shù)據(jù)量，增加外存系統(tǒng)的使用壽命，降低外存系統(tǒng)能耗，提高系統(tǒng)I/O性能。并且在開源基于對(duì)象存儲(chǔ)設(shè)備Open-osd上，實(shí)現(xiàn)了面向比較寫回緩存機(jī)

3、制的原型系統(tǒng)，使用存儲(chǔ)系統(tǒng)通用測(cè)試工具Filebench和Postmark、以及多個(gè)通用數(shù)據(jù)集進(jìn)行了測(cè)試與分析，驗(yàn)證了面向非易失存儲(chǔ)器外存系統(tǒng)緩存機(jī)制能減少21％～77％的外存寫數(shù)據(jù)量，提高了8％～37％的I/O性能，檢驗(yàn)了較寫回緩存機(jī)制的有效性。
　　其次，本文在文件系統(tǒng)內(nèi)添加了磨損均衡機(jī)制，使用哈希函數(shù)分散文件在外存中的存儲(chǔ)，避免在創(chuàng)建和刪除文件時(shí)反復(fù)分配某些存儲(chǔ)塊，通過分配文件空間時(shí)選擇寫次數(shù)較低的存儲(chǔ)塊，避免寫操作的集中;

4、使用主動(dòng)遷移策略，在外存系統(tǒng)I/O負(fù)載較低時(shí)主動(dòng)遷移寫次數(shù)較高的數(shù)據(jù)塊，降低磨損均衡機(jī)制對(duì)文件系統(tǒng)I/O性能的影響。并且在開源的Open-osd系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)了面向新型非易失存儲(chǔ)器的文件系統(tǒng)級(jí)磨損均衡機(jī)制的原型，使用Filebench和Postmark的多個(gè)通用數(shù)據(jù)集進(jìn)行了測(cè)試與分析，驗(yàn)證了面向新型非易失存儲(chǔ)器的文件系統(tǒng)級(jí)磨損均衡機(jī)制能穩(wěn)定地將存儲(chǔ)塊寫次數(shù)差減少到原來的二十分之一左右，同時(shí)最高僅損失了6％的I/O性能和增加了0.5％的額外寫