基于RAID条带分配的文件系统数据组织方法设计与实现

发布时间：2021-01-18 15:27

　　随着大数据时代的到来,互联网中的数据以指数型的速度飞速增长,互联网中日益增长的海量数据对现有的存储技术提出了严峻的挑战。因此在采用读写性能高的固态盘提供良好的硬件支持外,还可以利用RAID技术提供高性能的读写和数据容错机制。SSD RAID可以提高存储性能,缩短响应时间,至今已经被广泛的应用于企业服务器。然而RAID写放大问题不仅影响了系统的存储性能,而且会因为频繁更新校验值而降低底层SSD寿命。为解决这个问题,本文研究并提出了基于RAID条带分配的文件系统数据组织方法RAIDFS。RAIDFS首先设计RAIDFS数据布局,将频繁更新的元数据聚集,使得元数据更新带来的RAID写放大问题减少;然后提出了条带缓存方案,RAIDFS通过在文件系统中修改逻辑空间与物理空间的映射关系,将缓存的脏数据映射到RAID条带的物理空间上,然后提交给块层,从而使RAID的满写率和大写率提升;由于条带缓存方案需要将缓存中的脏数据重新映射到一个新的条带上,所以提出了以条带为粒度的物理空间分配算法,可以高效的管理磁盘上的物理条带。基于Ext4文件系统代码,本文实现了RAIDFS,并在RAID 5下展开测试,通过... 

【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】：73 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

RAID5小写示例

15图 3-3 RAIDFS 写合并示例IDFS 总体设计 3-4 所示，为系统总体结构图。本系统主要分为 RAIDFS 数据布模块和条带物理空间分配模块。RAIDFS 数据布局，主要是将文聚集，这样可以有效利用 RAID 的预读和延时写的特性；条带缓页缓存组织起来，通过更改空间映射关系，使得部分脏缓存页数理条带空间上，然后合并回写请求，提交给块层，使得 RAID 的

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文每个块组包含 32768（2^15）个块。如图 3-5 所示是 Ext4 的数据布局。Ext4 包含的元数据结构有 SB（super block，超级块），GD（group descriptors，块组描述），GDT（group descriptors table，块组描述表），BB（block bitmap，块位图）IB（inode bitmap，索引节点位图）和 IT（inodetable，索引节点表）。除元数据外，磁盘剩余空间为 data blocks（用户数据）。SB，GD 和 GDT 除了在 0 号块组中存在，还会在其它一些块组中备份（默认是在 3,5,7的整数幂编号下的块组）。

【参考文献】：
期刊论文
[1]JFFS2文件系统在嵌入式Linux根文件系统中的应用研究[J]. 耿增涛,史永宏.  微型电脑应用. 2008(02)



本文编号：2985187