面向桌面云的I/O访存模式及缓存管理策略

发布时间：2023-04-07 20:43

　　由于逐步广泛应用于各行业的桌面云采用共享存储技术,其网络I/O和磁盘I/O成为性能瓶颈。本文研究基于Openstack云计算平台和Qcow2磁盘文件格式的I/O访存模式及缓存管理策略,具有重要的理论意义和应用场景。根据实验分析,发现桌面云负载的时间局部性和空间局部性都非常好,在桌面云环境下适合采用缓存来解决网络I/O和磁盘I/O的瓶颈。设计缓存需要解决以下问题：缓存空间大小、页面大小、缓存替换算法。通过分析负载请求分布,发现4KB为最合适的页面大小。通过分析重用距离,得出LRU缓存替换算法的命中率不高,需要改进。由于桌面云负载的时间局部性和空间局部性好,故本文考虑在LRU缓存替换算法的基础上加入预取策略,得出两种改进的缓存替换算法：读前写后策略LRUrw(当前请求为读请求时,将预取的数据块放置于链表头部,若为写请求,则将预取的数据块放置于链表尾部)、base后overlay前策略LRUqcow2(若请求的文件为base文件,则将预取的数据块放置于链表尾部,若为overlay文件,则将预取的数据块放置于链表头部)。通过实验对所提出的两种改进的缓存替换算法与传统的LRU缓存替换算法进行比较...

【文章页数】：53 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 桌面云
    1.2 Openstack
    1.3 Qcow2磁盘文件格式
        1.3.1 KVM
        1.3.2 Qcow2
    1.4 研究现状
        1.4.1 基于虚拟机的SSD缓存
        1.4.2 基于存储系统的SSD缓存
        1.4.3 基于Hypervisor的SSD缓存
    1.5 研究目的与研究内容
    1.6 论文组织结构
第2章 I/O访存模式分析
    2.1 负载的预处理
    2.2 添加缓存的可行性
        2.2.1 时间局部性
        2.2.2 空间局部性
    2.3 I/O访存模式
        2.3.1 请求分布情况
        2.3.2 负载情况
        2.3.3 顺序请求
        2.3.4 重用距离
第3章 改进的缓存管理策略
    3.1 根据读写特征改进缓存替换算法
    3.2 根据qcow2格式特征改进缓存替换算法
第4章 实验分析
    4.1 实验环境
    4.2 实验集
    4.3 命中率比较
        4.3.1 不同预取块数对预取置于头部的命中率的影响
        4.3.2 不同预取块数对预取置于尾部的命中率的影响
        4.3.3 缓存替换算法对不同文件类型的命中率的影响
        4.3.4 改进的缓存替换算法的命中率比较
    4.4 预取有效性
        4.4.1 不同预取块数对预取置于头部的预取有效性的影响
        4.4.2 不同预取块数对预取置于尾部的预取有效性的影响
        4.4.3 改进的缓存替换算法的预取有效性比较
    4.5 响应时间
第5章 结论
致谢
参考文献
作者简介(包括论文和成果清单）



本文编号：3785292