面向字節(jié)訪問非易失存儲器的新型文件系統(tǒng).pdf

1、信息社會中我們需要依賴于各種各樣的計算機系統(tǒng)，為了保存各類信息，從個人到整個社會如何存儲海量數(shù)據(jù)顯得非常重要。但計算機系統(tǒng)在處理能力快速提高的同時，存儲能力成為制約計算機系統(tǒng)性能的主要瓶頸，因此提高存儲部件的存儲能力成為提高計算機系統(tǒng)性能的重要方式之一。新型非易失存儲器具有接近于DRAM的訪問速度，是構建高性能外存系統(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、讀寫能耗不對稱等問題。本文針對使用新型非易失存儲器構建的

2、高速外存系統(tǒng)，研究和設計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，使用寫緩存合并對同一數(shù)據(jù)的多次寫操作，減少寫新型非易失存儲器的數(shù)據(jù)量;使用原始緩存減少寫回新型非易失存儲器的數(shù)據(jù)量;設計了寫緩存混合粒度管理算法、雙緩存協(xié)調算法和緩存空間協(xié)調策略，減少了新型非易失存儲器的寫數(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。并且在開源基于對象存儲設備Open-osd上，實現(xiàn)了面向比較寫回緩存機

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

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