基于RDMA的非易失性内存文件系统设计与实现

发布时间：2024-04-13 21:47

　　近年来,新出现的非易失性内存(Non-Volatile Memory,简称NVM)是一种高性能的存储设备,其具有可字节寻址、纳秒级别的读写延迟、掉电不丢失数据等优点。学术界针对这种新型的存储介质做了许多富有创新型的工作,设计了许多新型的文件系统。但是这些文件系统大多都是传统的单节点文件系统,单节点文件系统由于存储插槽的天然限制,其存储容量非常有限并且难以扩展存储容量,不适应大数据的应用。针对这种高性能存储介质,如何快速扩展存储容量而又不会较大地损失其读写性能,是一个值得思考的问题。本文设计了一种基于RDMA技术的多节点非易失性内存文件系统(RDMA Memory File System,简称RMFS)。RMFS可以通过网络动态灵活地快速扩展NVM存储节点,并通过RDMA技术实现高速的文件数据读写。为此,本文进行了如下的研究:(1)灵活快速扩展的存储架构设计。RMFS文件系统采用主从结构,Master节点负责对文件系统的元数据以及对Slave节点进行管理,而Slave节点则负责提供文件数据存储空间。Slave节点可以通过向Master节点注册的方式加入到RMFS文件系统,实现灵活快速扩展...

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2.1Linux操作系统页表结构

大学硕士学位论文2研究背2研究背景知识虚拟地址空间与页表为了便于高效的管理和使用有效的物理内存，并给用户编程提供统一的视图，Linux操作系统设计并采用了虚拟内存管理技术[32]。通过虚拟内存，Linux操作系统对运行在系统上的进程提供统一内存地址空间抽象即连地址空间....

图2.2RDMA数据传输过程

移到页表进行五次查找定位到真实的物理地址，这一过程由CPU中集成的MMU硬件来完成。因此，CPU访问虚拟地址时会首先通过MMU硬件翻译成物理内存地址，然后通过物理地址来访问内存。2.2RDMA技术简介RDMA是一种新型的网络技术，相比传统的TCP/IP网络，....

图2.3TCP/IP数据传输过程

面临着复杂的协议处理过程、多次的内存拷贝以及处理延时大等问题。RDMA技术就是在这样的背景下诞生，RDMA具有零拷贝、内核旁路以及CPU负荷小的优点[33,34]。①零拷贝图2.2RDMA数据传输过程Figure2.2RDMAdatatransmission....

图2.4RDMA网卡DMA控制器工作机制Figure2.4RDMAnetworkcardDMAcontrollerworkingmechanism

协议的缓冲中，最后拷贝到用户态缓冲中。可以发现整个TCP/IP协议数据传输过程中，发送端和接受端都有一次内核数据拷贝的过程。而在RDMA的数据传输中，网卡DMA控制器直接从用户的数据缓冲中读取数据并发送到网络中，接收方网卡接受到数据后由网卡DMA控制器直接将数据写....

本文编号：3953669