基于网络负载的自适应闪存阵列设计与实现

发布时间：2017-07-20 18:19

  本文关键词：基于网络负载的自适应闪存阵列设计与实现

  更多相关文章： RAIS-5 负载偏斜 自适应 混合编码 负载均衡

【摘要】：随着移动互联网和云计算等技术的兴起和快速发展,手机、传感器等各类移动终端开始迅速普及,使得全球数据呈指数增长,引领我们进入了大数据时代。这种现象在带来机遇的同时,也给存储系统带来了规模、可靠性和性能等方面的挑战。传统的RAID技术和闪存固态盘的广泛应用,为迎接大数据挑战带来了曙光,使得基于闪存固态盘的阵列系统成为现阶段研究的热点。由于其实现简单,并且在保证一定可靠性的同时能够提升系统性能,RAID-5系统成为当前阶段各类存储系统的主流选择。然而,现行的RAID-5系统中存在以下问题:1、冗余策略单一;2、现有的冗余策略和系统性能提升相互独立,无法为系统性能提升提供助力;3、现有冗余策略对负载数据采取统一化的处理方式,缺乏数据针对性;4、虽然现有冗余策略通过轮转方法提供了全局的负载均衡,但该负载均衡方法并没有针对数据访问局部性提供相应优化。另一方面,通过大量研究和实验发现,大多数负载应用存在明显的数据访问偏斜特性:即少部分数据为热数据,热数据承担了绝大部分的数据访问请求。另外,大量研究和分析发现,通常情况下,阵列中的各个存储设备的存储空间都没有被完全用尽,始终存储有一定的空闲容量。针对以上问题和负载特性,本文设计并实现了一种基于网络负载的自适应RAIS-5闪存阵列系统,通过对负载中冷热数据的有效识别,并针对性地对热数据使用副本策略,冷数据使用原系统编码,使得原系统在保证可靠性的同时可以更好地利用热数据副本均衡分担大部分访问压力,从而提升系统性能。在可靠性方面,本文提出的负载自适应系统并未牺牲原系统的可靠性,在保证整系统容错设备为1的前提下,也没有增加系统的写更新开销,同时将热数据副本随机平均放置,利用多副本提升读性能,缓解数据热点效应。最后,通过相关实验,证明了该方法的有效性。
【关键词】：RAIS-5 负载偏斜 自适应 混合编码 负载均衡
【学位授予单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP333
【目录】：

• 摘要9-10
• ABSTRACT10-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 课题背景11-16
• 1.1.1 大数据时代的到来11-12
• 1.1.2 存储的三大挑战：数据规模、可靠性和性能12-14
• 1.1.3 国内外闪存阵列研究现状14-16
• 1.2 课题研究内容与意义16-17
• 1.3 本文的结构安排17-18
• 第二章 相关技术概述18-28
• 2.1 闪存以及闪存固态盘18-20
• 2.2 阵列技术20-21
• 2.3 冗余技术21-24
• 2.3.1 副本技术21-22
• 2.3.2 纠删码技术22-23
• 2.3.3 区别与联系23-24
• 2.4 负载均衡技术24-26
• 2.5 本章小节26-28
• 第三章 RAID实现技术和负载特性分析28-35
• 3.1 RAID实现技术28-32
• 3.2 负载访问特性32-34
• 3.3 本章小结34-35
• 第四章 基于网络负载的自适应闪存阵列设计与实现35-50
• 4.1 现有RAID-5 系统分析35-37
• 4.1.1 相关数据介绍35
• 4.1.2 冗余技术35-37
• 4.2 ARAIS-5 系统设计动机37-38
• 4.3 ARAIS-5 系统总体架构38-42
• 4.3.1 所在层次38-39
• 4.3.2 系统结构39-40
• 4.3.3 工作流程40-42
• 4.4 活性识别42-44
• 4.5 混合冗余方法44-46
• 4.6 数据放置46-48
• 4.7 实现代码48-49
• 4.8 本章小结49-50
• 第五章 ARAIS-5 系统性能测试与分析50-56
• 5.1 测试环境50
• 5.2 测试方案50-51
• 5.3 测试结果与分析51-54
• 5.3.1 固态盘数量对系统性能的影响51-52
• 5.3.2 块大小对系统性能的影响52-53
• 5.3.3 热数据阀值对系统性能的影响53-54
• 5.4 本章小结54-56
• 总结与展望56-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-63
• 作者在学期间取得的学术成果63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 王栋;赵展;钱昕;;基于奇偶校验的RAID条带镜像数据分布方法[J];计算机应用与软件;2014年11期

2 张都乐;祝怀杰;何淼;;基于单磁盘的RAID系统可靠性分析[J];计算机系统应用;2014年01期

3 那文武;柯剑;朱旭东;孟晓p，

本文编号：569384