瓦记录磁盘驱动器的数据组织技术研究及其实现

发布时间：2020-05-05 16:22

【摘要】：由于材料科学以及其自身的特点,使其存储系统在计算机系统中逐渐成为了瓶颈,操作系统中包括文件系统,驱动等层次模块不得不为其进行优化(如磁盘模型)。虽然近几年来,材料科学取得了较快的发展,如磁盘的磁记录密度的提高,伺服控制的进步,使得磁性硬盘的性能取得较高的提升。但是超剩磁等效应,制约着磁盘面密度的无限提高。 瓦记录存储技术的出现,使得磁盘容量的大幅提升成为可能,并可能成为磁带的替代品。其通过不改变原有磁性介质,而是通过在原有的磁盘写头的一侧加入屏蔽层,从而改变其写操作的磁化范围,实现了部分区域的覆盖磁化,来提高实际可磁化的密度。但是,瓦记录存储驱动器的随机写性能十分不理想,也成为了制约其普及的因素。 瓦记录存储磁盘驱动器的数据组织技术的研究,主要是完成在其特性下提高系统读写性能。在对于数据组织技术的研究和实现中,映射模块针对随机写操作进行优化建模,提出了分区间映射的方法,采用“瓦记录页”页映射和“瓦记录块”块映射的混合映射管理机制。缓存模块,正对提高随机写操作,提出了热点缓存算法;在垃圾回收模块,通过动态最优算法,提高了随机性数据访问的回收效率。在垃圾回收模块,通过动态最优算法,提高了随机性数据访问的回收效率。.在数据迁移模块,提出了分区间算法,提高了冷热数据分离的效率。 数据组织相关技术的实现实现是利用过滤型驱动进行,实现了相关的模块和算法。并通过测试表明,利用本文所提出的算法和实现,在提高了5倍的面密度的同时,大幅的提高了瓦记录存储磁盘驱动器的读写能力,减少了平均响应时间。但是,连续读写性能有所降低。
【图文】：

现代存储体系

2图 1.2 新存储体系结构这两种方式旨在提高存储系统的整体性能，图中 1.1 的方式是通过增加一级cache 来缓解主机端主存 I/O 和外设存储端的 I/O 瓶颈，理论上来说，若这一级数据全被 Cache，存储系统的性能即与固态驱动器的性能相当。图 1.2 中的方式 2，是混合存储的概念，由于固态存储使用的闪存 flash 或 PCM，其价格还远未达到消费量电子的水平。因此，使用较小容量的固态存储来存放经常性 I/O[4]，，如操作系统所需数
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP333.35

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本文编号：2650427