【摘 要】
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近年出现的一类新型非易失性存储器(Non-Volatile Memory,NVM)如相变存储器和RRAM等,表现出非易失、存储密度高、低延迟、低功耗、抗震性好、可按字节寻址等优点,使得NVM成为潜力巨大的新型存储设备.针对这类NVM,学术界和工业界已设计实现多个新型内存文件系统如PMFS、SIMFS和HiNFS等,充分发挥非易失性内存高访问速度和可按字节寻址等优点,实现高效的文件访问和可靠的一致性
【机 构】
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重庆大学计算机学院 重庆 400044 华东师范大学计算机科学与软件工程学院 上海 200062
【出 处】
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第 23 届全国信息存储技术学术会议
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近年出现的一类新型非易失性存储器(Non-Volatile Memory,NVM)如相变存储器和RRAM等,表现出非易失、存储密度高、低延迟、低功耗、抗震性好、可按字节寻址等优点,使得NVM成为潜力巨大的新型存储设备.针对这类NVM,学术界和工业界已设计实现多个新型内存文件系统如PMFS、SIMFS和HiNFS等,充分发挥非易失性内存高访问速度和可按字节寻址等优点,实现高效的文件访问和可靠的一致性保证.由于NVM的可写次数有限,如果内存文件系统持续写NVM的某个固定区域,NVM的存储单元就极易被写穿,导致内存文件系统的数据丢失.然而,现有内存文件系统没有考虑到NVM可写次数有限的缺陷,尤其是文件系统中更新频次极高的索引节点.索引节点在其生命周期内始终存放在固定的物理位置,且不同文件的索引节点在生命周期内的更新频次相差极大,极易产生磨损不均衡、部分存储单元磨损过度的情况.为此,本文提出一种高效的索引节点磨损均衡技术,称为索引节点虚拟化(Inode Virtualization,IVirt).IVirt的主要思想是将文件的索引节点从逻辑上和物理上解绑,动态改变索引节点的逻辑空间到物理空间的映射关系,把一个逻辑上的索引节点的大量更新操作分散到多个物理存储位置中.在文件操作中,IVirt动态地把写次数较高的索引节点迁移到磨损较低的物理内存,从而把对索引节点的写操作均匀分散到不同的非易失性内存中,避免对单个物理位置的过度磨损.本文在典型的内存文件系统SIMFS中实现了IVirt技术,并使用Fio和Filebench等标准工具测试效果.测试结果表明,相比没有磨损均衡技术的SIMFS,IVirt技术可将存放索引节点的页面的最大写次数降低1000倍以上,可将所有索引节点存储页面的写次数的标准差降低370倍,而IVirt的性能开销则低于3％.
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