基于预取与缓存的磁盘节能技术研究

发布时间：2020-12-14 06:50

　　磁盘能耗高是Internet数据服务中心面临的突出问题,导致系统故障增多、可靠性下降。磁盘节能具有软件级与硬件级之分。在软件级,基于预取与缓存的方法能有效的合并磁盘I/O,使磁盘工作时任务饱满,连续休眠时间足够长,是磁盘节能的重要途径。本文主要工作包括如下几个方面：首先,提出了一种磁盘节能的预取算法。目前,现有的预取方案存在访问序列顺序性检测过于严格、预取粒度过于悲观等方面的问题,在内存竞争比较激烈时,预取页面波过早的回收而出现预取抖动。因此,算法引入预取触发标记,简化访问模式的检测。在此基础上,放宽顺序访问的识别条件,将传统的大文件随机访问当做顺序模式来处理,使算法更友好的支持大量随机读写。同时采用自适应的预取大小,能有效的避免预取抖动,降低磁盘能耗。其次,提出了一种磁盘节能的缓存算法。在深入研究了磁盘页面缓存的基础上设计了虚拟设备管理模型来实现磁盘I/O请求的截获和处理。模型通过虚拟磁盘技术截取来自上层的I/O请求,同时利用请求的位置相关性对I/O队列重排。系统小写时,先缓存到延迟队列。当监测到磁盘的活动状态到来时,将所有的延迟I/O一次性写回磁盘。在磁盘工作繁忙时,适时开启多线程... 

【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
插图索引
附表索引
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
    1.2 磁盘节能的国内外研究现状
        1.2.1 磁盘的发展历程
        1.2.2 磁盘的特性
        1.2.3 磁盘节能管理办法
    1.3 本文的主要工作及其内容
    1.4 论文的结构
第2章 面向磁盘节能的预取算法
    2.1 引言
    2.2 Linux的文件系统及预取方案
    2.3 预取核心问题
        2.3.1 预取时期
        2.3.2 预取对象
        2.3.3 预取与缓存的共存
    2.4 节能预取算法
        2.4.1 记录访问历史
        2.4.2 启动预取时期
        2.4.3 自适应调整预取粒度
        2.4.4 内存管理
    2.5 本章小结
第3章 面向磁盘节能的缓存算法
    3.1 引言
    3.2 磁盘缓存的关键技术
        3.2.1 文件系统的缓存设计
        3.2.2 磁盘缓存的数据结构
        3.2.3 磁盘缓存回写以及存在的问题
    3.3 能量有效的磁盘缓存算法
    3.4 算法设计
    3.5 本章小结
第4章 节能的预取与缓存算法在Linux下的实现
    4.1 引言
    4.2 内存的分配回收
        4.2.1 内存页面
        4.2.2 内存分配
        4.2.3 内存回收
    4.3 预取算法的实现及其模拟实验结果比较
    4.4 缓存算法的实现及其模拟实验结果说明
    4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录



本文编号：2916014