多版本内存文件系统中存储映射I/O机制的设计与实现

发布时间：2024-04-07 05:06

　　近年来,非易失性内存技术,如相变存储器(PCM,Phase Change Memory),自旋力矩存储器(Spin-torque Transfer Memory,STT-RAM)等,获得飞速发展,成为学术界和工业界研究的焦点。非易失性内存具有接近与DRAM的读写速度,且它和DRAM一样都是可字节寻址的。因此,它是替换传统数据持久化设备,如磁盘,固态硬盘等,来提供细粒度的数据持久化操作的理想设备。为了充分利用非易失性内存的特性,文件系统设计者们对传统磁盘文件系统做出了许多改进,例如直接存取技术(DAX,Direct Access)。DAX使得文件的读写操作可以绕过页缓存而直接操作非易失性内存上的数据,从而避免了数据在DRAM和非易失性内存间不必要的拷贝操作,进而提高文件系统的读写性能。但是,DAX方式的存储映射I/O在使用写时复制技术的来解决版本间块共享问题的多版本内存文件系统中会有严重的数据一致性问题。针对这一问题,本文设计了一种新型的存储映射I/O机制。该机制在被存储映射的页发生缺页异常时记录页的信息,并在生成快照时对被存储映射的页进行重映射操作以维护版本间数据的一致性。为了验证该机...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 非易失性内存
        1.2.2 基于非易失性内存的文件系统
    1.3 主要研究内容
    1.4 论文组织结构
第二章 相关技术分析
    2.1 存储映射I/O
        2.1.1 存储映射I/O机制分析
        2.1.2 传统文件系统中存储映射I/O机制
        2.1.3 DAX方式的存储映射I/O机制
    2.2 多版本文件系统
        2.2.1 多版本文件系统简介
        2.2.2 HMVFS简介
    2.3 本章总结
第三章 多版本内存文件系统中DAX方式的存储映射I/O机制设计
    3.1 DAX方式的mmap机制在多版本内存文件系统所面临的问题
    3.2 版本间存储映射I/O一致性的保障方法
        3.2.1 被动重映射
        3.2.2 主动重映射
        3.2.3 自适应重映射
    3.3 versioning-mmap机制
        3.3.1 块寻址模块
        3.3.2 映射信息记录模块
        3.3.3 映射创建模块
        3.3.4 重映射模块
    3.4 本章总结
第四章 多版本内存文件系统中DAX方式的存储映射I/O机制实现
    4.1 映射信息记录
    4.2 被存储映射的数据页在版本间访问频率的度量
    4.3 缺页异常处理
    4.4 自适应重映射的实现
    4.5 映射删除
    4.6 本章总结
第五章 实验评估
    5.1 实验环境
    5.2 存储映射I/O的随机读写性能
    5.3 主动重映射阈值的影响
    5.4 本章总结
全文总结
附录A 函数及结构体定义索引
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
攻读学位期间参与的项目



本文编号：3947721