移动设备文件系统冷热数据管理策略

发布时间：2021-10-15 15:31

　　闪存由于速度快、功耗低、更轻便等优点,被广泛应用于平板电脑、智能手机、MP3等各种移动设备中。传统文件系统无法充分发挥闪存的优势,Flash Friendly File System（F2FS）作为专门针对闪存而设计出来的日志结构文件系统,在移动设备上拥有更好的性能。但F2FS采用启发式方法静态定义冷热数据,无法利用移动设备上数据更新集中的特点,也无法准确追踪每个数据的热度。数据冷热区分不准确会影响F2FS的数据布局,进而影响读写性能和Garbage Collection（GC）性能。针对移动设备上文件系统冷热区分问题,提出文件和页上两个粒度的冷热数据区分策略。实验发现移动设备上不同应用更新最频繁的文件类型不同,更新最频繁的1到2种文件类型的文件更新次数占整体更新次数的60%到80%。据此提出文件级的热文件区分策略,如果文件的类型为所属应用的频繁更新文件类型,将这些文件标记为热文件;在页级以更新频率为基础为每一个页维护一个热度值,实时反映页数据热度,并在热度值上设立阈值校准页数据温度。页温度值的阈值能周期性调整,适应数据因为存在时间长短不同从而热度值不同的情况。同时提出一种新的脏段选择... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：52 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

冷热数据分离减少GC迁移量

图 2-1 F2FS 中与冷热数据区分相关的机制在文件级，F2FS 维护了一个冷文件类型表，包括 32 个多媒体文件类型以及安统中特有的"apk"、"so"两个文件类型，属于这些文件类型的文件都是冷文件。除冷文件类型表中的应用文件类型，F2FS 将 atomic 文件、volatile 文件和内联文件分为热文件。内联文件是 F2FS 中特有的一种文件类型。存放文件元数据信息的ode 的大小为 4K，记录较小文件信息不需要用到 4K 大小，于是将一些小文件存 node 结构的空闲空间中，这些文件便是内联文件。当内联文件增大至 node 无法放的大小时，F2FS 会把文件中所有数据从 node 中迁移出存放到热数据段。在页级2FS 将数据分为 Node 数据和 Data 数据。与传统文件相似，F2FS 将 node 分为 3 种node、直接 node、间接 node，分别存放文件的元数据、数据页的逻辑地址、指示 node 存储位置的索引指针。目录项数据会频繁修改，于是目录项的直接 node 数为热数据。由于 NAT 的存在，数据更新很少修改间接 node，因此所有的间接 no据是冷数据。其他则为温数据。Data 数据中的目录项数据、缓存中被替换下来的页数据为热数据。与冷热问题中的大部分处理相同，F2FS 将在 GC 时被迁移的

中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文为更新操作。为保证负载的真实，在 nexus9 上安装常用应用：、QQ 浏览器，对这些应用进行日常操作。剔除新写操作，只对终有 43708 个页进行了更新操作，其中热数据页有 8664 个，温数据页有 939 个。将各个温度的每一个数据页的更新次数进行热度，将热度排名前 100 的数据页的更新次数绘制成图，结果如名，纵坐标为更新次数，（2,1000）就是指某数据页更新 1000 次次数排名第二。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于逻辑页冷热分离的NAND闪存磨损均衡算法[J]. 王晋阳,严华.  计算机应用. 2016(05)
[2]一种基于固态盘和硬盘的混合存储架构[J]. 王峰,王伟,刘洋.  河南师范大学学报(自然科学版). 2013(04)



本文编号：3438207