面向非易失性内存文件系统的NVM模拟与验证方法

发布时间：2021-04-05 21:34

　　现有非易失性内存文件系统都以DRAM模拟非易失性内存（Non-Volatile Memory,NVM）进行测试,而没有充分考虑两者间的写时延和写磨损特性差异,使得测试结果无法准确反映文件系统在NVM物理设备上的写性能以及对NVM造成的磨损情况。现有NVM模拟器准确度不高,且仿真接口不完备,无法满足内存文件系统对NVM的仿真需求。对此,提出一种面向非易失性内存文件系统的NVM模拟与验证方法。首先,结合非易失性内存文件系统本身的数据读写特性,提出内存文件系统中NVM写时延的模拟方案;其次,跟踪内存文件系统对NVM的读写操作,以验证文件系统对NVM物理设备的写磨损分布情况。选取多个典型内存文件系统实现上述方法。实验结果表明,提出的写时延模拟方法能够将写时延的模拟误差平均降低65%,写磨损验证方法能够较准确地反映内存文件系统对不同粒度NVM页面的磨损分布情况。 

【文章来源】：计算机科学. 2020,47(09)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

系统整体框架

另外,本文选取内存文件系统PMFS[12],NOVA[13]和SIMFS[15]来实现基于clflush的NVM写时延模拟方案,以验证不同NVM写时延对文件系统写带宽的影响。NVM写时延分别为0 ns,200 ns和500 ns时,不同文件系统的写带宽随I/O粒度大小的变化情况如图3所示。从图3可以看出,不同NVM访问时延对文件系统的写带宽有着极其显著的影响。

以4 kB为粒度对文件进行写操作,测试不同NVM写时延下两种方案的模拟误差,结果如图2(a)所示。可以看出,本文提出的写时延模拟方案得的模拟误差明显低于现有方案,模拟误差平均降低了78.7%。I/O粒度为1 MB时,两种方案的模拟误差对比如图2(b)所示。两者的模拟误差最大值分别为2.02%和5.88%,且在大多数情况下本文提出的基于clflush的写时延模拟方案能够实现较低的模拟误差,并且结果相对稳定。基于高速缓存的写时延模拟方法误差较高的主要原因在于无法准确判断文件系统数据读写过程中高速缓存是否命中,并且模拟过程中高速缓存的状态可能受到处理器上其他应用程序的影响。表2列出了模拟NVM写时延为500 ns时,不同写粒度情况下两种写时延模拟方案的对比情况。将文件系统运行在内存上的写时延作为基准值,分别计算两种方案的模拟误差。

【参考文献】：
期刊论文
[1]内存计算技术研究综述[J]. 罗乐,刘轶,钱德沛.  软件学报. 2016(08)
[2]新型非易失存储研究[J]. 沈志荣,薛巍,舒继武.  计算机研究与发展. 2014(02)



本文编号：3120143