基于压缩Cache的磁盘性能优化研究

发布时间：2017-06-28 00:04

  本文关键词：基于压缩Cache的磁盘性能优化研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：磁盘内部缓存管理对于磁盘的性能有着重要的影响,因为它起到平衡快总线与慢机械器件的中间栋梁作用。缓存介质一般为SRAM,成本昂贵并且容量低,并且提高缓存芯片容量会带来更复杂的硬件设计与散热管理。因此,磁盘生产商不会给磁盘装备大容量的缓存。本文提出了一个新的思路来改善这个问题,通过压缩磁盘缓存提高缓存有效容量以预取更多的数据,进而提高磁盘存储系统的数据传输效率,起到优化性能与节约能耗的作用。具体工作包括:(1)本研究提出新的磁盘架构:增加压缩中间层以提高缓存有效容量。并且只有被预取的数据才会被压缩,已经读取的数据和被修改的脏数据保持原有的内容格式不被压缩。(2)磁盘是非常精密的器件,必须采用非常精确的模拟手段。本研究在DiskSim的基础上作了严密的设计和细致的代码实现,非常真实地模拟了磁盘的实际场景。通过并测试合成负载,本研究得到了较好的结果。实验证明,随着压缩率的改善,磁盘平均响应时间最大减少25%,磁盘缓存命中率最高提高到3倍。此外,通过实际Trace的测试,部分服务最高可以达到18%的性能提升。
【关键词】：磁盘缓存 缓存压缩 高性能计算 磁盘能耗
【学位授予单位】：暨南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP333
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-15
• 1.1 研究背景及意义7-8
• 1.2 研究的进展及现状8-13
• 1.3 研究内容与创新之处13-14
• 1.4 论文组织结构14-15
• 第二章 磁盘结构以及其相关研究15-24
• 2.1 磁盘架构15-17
• 2.2 磁盘参数17-19
• 2.3 磁盘数据层19-21
• 2.4 磁盘缓存21-22
• 2.5 其它磁盘相关研究22-23
• 2.6 本章小结23-24
• 第三章 磁盘压缩缓存的结构设计24-34
• 3.1 磁盘缓存特性的考虑24-25
• 3.2 压缩缓存设计25-29
• 3.3 系统平台29-30
• 3.4 压缩算法30-33
• 3.5 本章小结33-34
• 第四章 基于高精度软件模拟器的设计与实现34-50
• 4.1 磁盘模拟软件的选择34-35
• 4.2 输入与输出设计35-37
• 4.3 全局模块综合考虑37-39
• 4.4 磁盘功能实现39-49
• 4.5 本章小结49-50
• 第五章 系统测试与验证50-59
• 5.1 实验环境50
• 5.2 Trace数据50-51
• 5.3 实验结果与分析51-54
• 5.4 现实负载的测试54-58
• 5.5 本章小结58-59
• 第六章 总结与展望59-61
• 6.1 论文总结59-60
• 6.2 未来展望60-61
• 参考文献61-65
• 图表附录65-67
• 攻读硕士学位期间发表论文67-68
• 致谢68

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