基于NVM阵列的新型KV存储系统

发布时间：2022-10-08 11:35

　　NVM存储设备是当前解决计算机系统存储墙的有效方法,但NVM存储设备与HDD、基于Flash的SSD存在较大区别,这使得现有的存储系统难以有效发挥其接近于DRAM高速读写速度和支持字节读写等优势。在用于支撑KV应用程序时,一般使用块接口访问NVM存储设备,接口传输速度较低、也无法支持KV操作语义,访问KV对时还需要在内核态和用户态之间多次复制相关数据,严重影响了KV应用程序的执行效率;同时,现有的存储系统也没有有效利用NVM存储设备中嵌入式处理器的机制。因此,需要针对KV应用访问存储系统的需求和NVM存储设备的特性,研究和开发基于NVM阵列的新型KV存储系统。首先,在分析NVM存储设备和KV应用程序访问特性的基础上,分析现有存储系统软件栈中制约KV对访问性能的因素,设计了新型KV存储系统的结构,给出了其中主要模块的功能。其次,针对现有KV存储系统没有有效利用NVM存储设备嵌入式处理能力和NVM存储设备访问接口慢等问题,设计了嵌入式KV子系统。给出了其结构、数据布局、KV对管理算法、新的访问接口和基于两层日志的一致性机制等,利用NVM存储设备的嵌入式处理能力完成KV对的查找,避免了查找K... 

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
        1.1.1 NVM的分类和特性
        1.1.2 NVM的特点
        1.1.3 KV存储特点及面临的挑战
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 高效NVM存储系统的研究
        1.2.2 KV存储的设计与优化
    1.3 本文的主要工作和组织结构
        1.3.1 本文的主要工作
        1.3.2 本文的组织结构
第二章 基于NVM阵列的新型KV存储系统的结构
    2.1 直接使用NVM存储设备构建KV存储系统的分析
    2.2 新型KV存储系统的结构
    2.3 本章小结
第三章 嵌入式KV子系统
    3.1 PMEKV的存储结构
    3.2 PMEKV的数据结构
    3.3 KV对的管理方式
    3.4 PMEKV的访问接口
    3.5 基于两层日志的一致性机制
    3.6 原型系统与测试
        3.6.1 原型系统的实现与测试环境
        3.6.2 插入KV对的测试
        3.6.3 改变线程数执行负载的测试
        3.6.4 改变KV对数量执行负载的测试
        3.6.5 改变操作数量执行负载的测试
    3.7 本章小结
第四章 基于NVM阵列的分布管理策略
    4.1 基于NVM阵列分布管理的结构
    4.2 基于BloomFilter的协作管理算法
    4.3 基于竞争的优化策略
    4.4 原型系统测试与分析
        4.4.1 原型系统的实现与测试环境
        4.4.2 插入KV对的测试
        4.4.3 读取KV对的测试
        4.4.4 读写混合测试
    4.5 本章小结
第五章 基于NVM阵列的新型KV存储系统型原型
    5.1 原型系统的实现
    5.2 原型系统的测试环境与测试工具
    5.3 原型系统测试与分析
        5.3.1 读写混合测试
        5.3.2 改变KV对数量执行负载的测试
        5.3.3 改变操作数量执行负载的测试
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
在学校期间发表的学术论文与其他科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]面向非易失内存的结构和系统级设计与优化综述[J]. 孙广宇,舒继武,王鹏.  华东师范大学学报(自然科学版). 2014(05)
[2]面向新型存储的大数据存储架构与核心算法综述[J]. 金培权,郝行军,岳丽华.  计算机工程与科学. 2013(10)



本文编号：3687646