【摘 要】
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目前存储系统的发展趋向于大容量、低成本和高性能,而任何单一的存储器件如非易失性随机存储器、固态盘、磁盘等由于其物理特性的限制,并不能满足以上需求。混合存储充分利用
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目前存储系统的发展趋向于大容量、低成本和高性能,而任何单一的存储器件如非易失性随机存储器、固态盘、磁盘等由于其物理特性的限制,并不能满足以上需求。混合存储充分利用不同存储器件的特性组成高效的存储系统,既能支持存储系统容量的大幅扩展,又能在保持系统低成本的前提下,显著提高存储系统的性能,成为目前存储技术发展的方向。 本文首先介绍了混合存储系统的概念及其发展历程,以及目前各种混合存储系统所面临的问题。在此基础上设计和实现了一个基于NVRAM、SSD、的混合存储系统Trident。论文的主要工作如下: (1)对现有的主流持久存储器件的特性进行了研究,在随机性能、顺序性能、容量、成本、性能等几个方面进行了对比。 (2)对混合存储系统的发展历程进行了研究,并深入分析了混合存储设计中的关键技术问题。 (3)设计并实现了基于NVRAM、SSD、HDD的混合存储系统Trident,主要包括架构、映射策略、热点数据识别、数据的缓存和迀移等方面。 (4)使用人工合成负载和实际工作负载对基于HDD的存储系统、Facebook的FlashCache混合存储系统、以及Trident混合存储系统的随机性能和顺序性能进行了对比测试,并且对比了FlashCache和Trident中的缓存命中率。 测试结果显示,Trident混合存储系统的顺序读写性能接近基于HDD的存储系统,随机IOPS部分超过FlashCache,缓存命中率接近FlashCache,且对SSD的写入次数也少于FlashCache。系统通过Linux内核模块实现,对上层用户的访问透明。本论文的研究成果对于其它的混合存储系统设计与实现也具有较好的借鉴价值。
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