基于热点数据备份的固态盘阵列重建优化方法的研究与实现

发布时间：2017-05-20 15:23

  本文关键词：基于热点数据备份的固态盘阵列重建优化方法的研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：基于闪存(Flash)的固态盘(Solid State Drive, SSD)具有高性能、低功耗、高可靠性以及高抗震性等优点,随着其价格的逐步降低,容量的进一步增加,必将有着更为广泛的应用领域；但同时也更易引发原始闪存错误,导致其可靠性降低。此外,单个SSD的性能尚无法同磁盘阵列(Redundant Array of Independent Disks, RAID)相匹配,因此需要研究并设计一种基于RAID技术的SSD阵列。当RAID结构中使用了多个这种可靠性降低的SSD时,就更易引发SSD故障。据我们所知,目前还没有关于SSD阵列数据重建方面的文献。因此,亟需建立一种能够将故障SSD中的数据快速恢复到替换盘的的数据重建机制。论文主要研究工作如下：(1)简述了SSD阵列数据重建策略发展的研究背景和SSD阵列技术发展状况；并对RAID技术发展和RAID数据重建方法的国内外研究现状等进行了介绍。(2)本文在基于SSD的RAID4、RAID5、SPD-RAID4 (Splitting Parity Disk-RAID4,含有多个校验盘的基于SSD的变形RAID4)阵列上构建一种新的数据重建机制PDB (Poupular Data Backup).在PDB中,将每个数据SSD划分为用户区和热点镜像区两个部分,其中用户区用来服务用户I/O请求；镜像区则用来备份其对应的逻辑左相邻SSD中的读操作涉及的热点数据,使得数据SSD之间彼此帮助。PDB通过实时备份相邻SSD的热点数据来获取更短的“攻击窗口”(Window of Vulnerability),并以此提高系统的可靠性。(3)为了检测PDB方法的有效性,我们将传统的面向条带重建(Stripe-Oriented-Reconstruction, SOR)方法——一种常见于基于硬盘的RAID上的数据重建机制,移植到基于RAID技术的SSD阵列上,然后对基于SOR的RAID和基于PDB的RAID进行测试,结果表明本文提出的PDB方法最多能够缩短31.3%的重建时间。
【关键词】：固态盘 磁盘阵列 可靠性 数据重建 攻击窗口
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP333
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 研究背景14-17
• 1.2 固态存储阵列技术及其发展17-19
• 1.3 本文的研究内容和组织19-20
• 第二章 相关领域和关键技术20-34
• 2.1 RAID技术及其发展20-21
• 2.2 RAID数据重建技术的国内外研究现状21-25
• 2.2.1 优化重建顺序或重建工作流的重建策略21-24
• 2.2.2 应用cache的重建策略24-25
• 2.2.3 其他重建策略25
• 2.3 SSD简介25-29
• 2.4 固态盘模拟器SSDsim29-31
• 2.5 负载局部性31-33
• 2.6 未被使用存储空间33
• 2.7 本章小结33-34
• 第三章 可靠性驱动的基于热点数据备份的SSD重建策略34-51
• 3.1 PDB设计34-38
• 3.1.1 PDB的原理34-37
• 3.1.2 PDB实现的问题37-38
• 3.2 PDB算法的实现38-50
• 3.2.1 算法实现38-40
• 3.2.2 实现流程40-41
• 3.2.3 算法的数据结构和函数41-50
• 3.3 本章小结50-51
• 第四章 实验和结果分析51-61
• 4.1 实验设置51-52
• 4.2 实验结果52-60
• 4.3 本章小结60-61
• 第五章 总结与展望61-63
• 5.1 论文工作总结61-62
• 5.2 工作展望62-63
• 参考文献63-67
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况67-68

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