存储系统低能耗数据布局技术研究

发布时间：2021-01-02 21:28

　　数字信息的爆炸性增长促使大规模存储系统的出现,磁盘以其大容量和低价格的优势成为数据存储的主要媒介。大量磁盘被组织起来以构建高性能、高可靠的海量存储系统。磁盘的机械特性使得磁盘存储系统成为数据中心能耗最主要的来源之一,能耗成本在数据中心总拥有成本中占据越来越高的比例,因此降低磁盘存储系统的能耗是降低数据中心总能耗进而降低其总拥有成本的关键。磁盘的工作状态被分为活动、空闲和待机三种,磁盘响应I/O请求时必须处于活动状态。磁盘阵列的数据布局方式决定了到达每个磁盘的I/O请求的空间分布,进而决定了每个磁盘的工作状态和能耗。已有磁盘阵列数据布局方式要么未考虑存储系统的能耗,要么在降低存储系统能耗的同时在性能、可靠性等方面存在诸多不足。将固态盘引入存储系统虽然在随机读性能、能耗等方面能有明显的改善,但其物理特性又决定了其在小写性能和可擦写次数等方面存在天生的不足。因此,对磁盘阵列上的数据布局方式进行优化以构建高性能、高可靠、低能耗的海量存储系统是一项重要而紧迫的任务。传统的日志数据分布方法将日志数据集中于专用日志盘上,使镜像盘周期性地切换到待机状态以节能,然而专用的日志盘使得存储系统存在单点失效、... 

【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】：113 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
目录
1 绪论
    1.1 存储系统面临高能耗挑战
    1.2 存储系统能耗评价体系及测量方法
    1.3 存储系统低能耗技术研究现状
    1.4 数据布局技术研究现状
    1.5 低能耗数据布局技术研究现状
    1.6 本文研究的主要内容及组织结构
2 日志数据旋转分布方法
    2.1 传统日志数据分布方法分析
    2.2 存储系统空闲时间和空间资源分析
    2.3 日志数据旋转分布方法设计
    2.4 可靠性评估
    2.5 性能测试结果与分析
    2.6 本章小结
3 依赖特定负载特征的动态数据重分布方法
    3.1 数据重分布的背景
    3.2 存储介质特点与I/O负载特征
    3.3 异构混合磁盘阵列设计
    3.4 动态数据重分布方法设计
    3.5 性能测试结果与分析
    3.6 本章小结
4 低能耗多卷文件分布优化方法
    4.1 背景与研究动机
    4.2 多卷文件分布优化方法
    4.3 系统设计与实现
    4.4 性能测试结果与分析
    4.5 本章小结
5 总结与展望
    5.1 主要研究成果
    5.2 下一步研究展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间发表的学术论文
附录2 攻读博士学位期间申请的专利及计算机软件著作权
附录3 攻读博士学位期间参加的主要科研项目



本文编号：2953672