海量网络存储系统中的多级缓存技术研究

发布时间：2021-04-29 05:51

　　随着人们对数据应用价值理解的不断加深,现今计算机存储系统中海量数据信息的存储、管理和应用能力已经受到了越来越多的重视。近年来各种以直连存储（Direct Attached Storage,DAS）、附网存储（Network Attached Storage,NAS）和存储局域网络（Storage Area Network,SAN）及其衍生技术为基础的海量网络存储系统技术一直是计算机科学与技术领域中所重点关注的研究对象和研究热点。目前在现有的海量网络存储系统的研究领域中还存在两个必须解决的重要问题:（1）海量网络存储系统体系结构的层次划分不清楚,这样就使得各种结构的实现、兼容和演化存在困难;（2）没有充分利用海量网络存储系统体系结构的层次性来实现海量数据的访问性能优化。海量存储网络体系结构的设计问题和海量数据存取访问的性能优化问题对于海量网络存储系统技术的深入研究有重要的理论意义和实际意义。本文从存储系统层次化的体系结构研究视角出发,重点对海量网络存储系统中的层次化体系结构模型、各级缓存局部性强弱的量化方法、页面访问的周期性规律、访问延迟缺失代价缓存管理算法、网络应用环境下的文件大小分布... 

【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：140 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
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表目录
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 I/O 存储系统的建模、管理、调度与评价
        1.2.2 存储物理介质的改进与优化
        1.2.3 存储器件的网络连接
        1.2.4 文件系统的优化与创新
        1.2.5 存储模型的演变与发展
    1.3 当前存储技术研究工作中存在的问题
    1.4 本文的主要工作
    1.5 论文的组织结构
第2章 海量网络存储系统的层次化体系结构
    2.1 现有海量网络存储系统体系结构
        2.1.1 几种典型的海量网络存储系统体系结构
        2.1.2 现有结构存在的问题
    2.2 层次化的海量网络存储系统体系结构
        2.2.1 层次化的海量存储系统体系结构研究视角
        2.2.2 海量网络存储系统体系结构的层次划分
        2.2.3 层次化海量网络存储系统体系结构的协议栈
    2.3 基于层次化体系结构的智能网络磁盘系统
        2.3.1 智能网络磁盘系统的结构
        2.3.2 智能网络磁盘系统的实现
    2.4 层次化海量存储系统的多级缓存性能优化
    2.5 本章小结
第3章 海量网络存储系统表示层驻留集缓存管理策略研究
    3.1 现有存储表示层驻留集缓存管理策略
        3.1.1 典型驻留集缓存管理策略
        3.1.2 现有算法存在的问题
    3.2 局部性强弱的量化描述方法
        3.2.1 缓存驻留集大小的确定
        3.2.2 时间局部性的定量描述
        3.2.3 空间局部性的定量描述
    3.3 基于局部性强弱量化结果的表示层缓存管理算法
        3.3.1 量化指标的计算
        3.3.2 管理算法
        3.3.3 实验结果
    3.4 本章小结
第4章 海量网络存储系统网络层分布式缓存技术研究
    4.1 网络层缓存的现有替换算法
        4.1.1 网络层分布式数据缓存与表示层驻留集缓存的区别
        4.1.2 现有缓存替换算法
        4.1.3 现有算法存在的问题
    4.2 存储网络层数据访问的周期性与延迟代价
        4.2.1 访问周期性
        4.2.2 页面替换代价分析
    4.3 基于周期性和延迟代价的缓存替换算法
        4.3.1 缓存结构
        4.3.2 替换算法
        4.3.3 实验结果
    4.4 本章小结
第5章 海量网络存储系统物理层加速访问缓存技术研究
    5.1 存储物理层的体系结构优化技术
    5.2 文件大小与访问频率的统计分布
        5.2.1 静态文件大小分布
        5.2.2 动态访问文件分布
    5.3 基于统计结果的应用加速缓存管理
        5.3.1 存储物理层多级加速缓存
        5.3.2 加速算法
        5.3.3 实验结果
    5.4 系统综合测试
    5.5 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读博士学位期间取得的科研成果
致谢
答辩委员会对论文的评定意见


【参考文献】：
期刊论文
[1]DBCC-Join:一种新的高速缓存敏感的磁盘连接算法[J]. 韩希先,杨东华,李建中.  计算机学报. 2010(08)
[2]Flash存储技术[J]. 郑文静,李明强,舒继武.  计算机研究与发展. 2010(04)
[3]一种高性能对象存储系统[J]. 刘群,冯丹,王芳.  计算机工程. 2008(15)
[4]I/O负载自相似研究综述[J]. 李明强,舒继武.  计算机研究与发展. 2008(06)
[5]共享存储中一种基于流量均衡的队列门限控制算法[J]. 汪洋,詹翊春,余少华.  武汉大学学报(信息科学版). 2008(06)
[6]一种智能网络磁盘（IND）存储系统结构[J]. 赵跃龙,戴祖雄,王志刚,杨希.  计算机学报. 2008(05)
[7]一种智能网络磁盘存储文件系统的设计[J]. 赵跃龙,王文丰,曾文英,宋玮.  华南理工大学学报(自然科学版). 2008(01)
[8]智能网络磁盘通信协议的研究[J]. 周云霞,赵跃龙,杨希.  通信学报. 2007(04)
[9]大容量、高性能、高扩展能力的蓝鲸分布式文件系统[J]. 杨德志,黄华,张建刚,许鲁.  计算机研究与发展. 2005(06)
[10]网络RAID存储系统边界性能研究[J]. 崔宝江,刘军,王刚,刘璟.  计算机研究与发展. 2005(06)

博士论文
[1]关于存储系统性能的测试、仿真与评价的研究[D]. 刘劲松.华中科技大学 2004



本文编号：3166970