数据在混合存储系统中的放置

发布时间：2017-09-11 11:04

  本文关键词：数据在混合存储系统中的放置

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【摘要】：CPU速度的增加已远远超过磁性硬盘(Hard Disk Drive，即HDD)I/O速度的增加，两者之间存在一个不断扩大的差距，存储系统成为数据库系统性能提高的瓶颈。 闪存硬盘（Flash-based Solid State Drive，即Flash SSD，通常称为SSD）的出现使永久性存储设备发生了革命性的变化，为数据库系统性能的提升带来希望。由于闪存硬盘完全建立在半导体芯片上，没有机械移动操作，这个基本的不同特性使闪存硬盘成为理想的存储介质，从而可提高存储系统的性能。 尽管闪存硬盘有着磁性硬盘无法比拟的优越性，由于下列原因，在可预见的将来，，闪存硬盘很难完全替代磁性硬盘:（1）闪存硬盘的制造成本仍然远远高于磁性硬盘；（2）数据库系统的数据结构和算法是基于磁性硬盘的，数据库系统需要对它们进行调整才能利用闪存硬盘的速度优势；（3）磁性硬盘具有容量大和顺序访问速度快的特点使得其在存储层次体系结构中仍具有存在价值。所以，对于大部分的存储系统，不应该简单地认为闪存硬盘是现有磁性硬盘的替换，而应该是提高存储系统性能的一种方式。在存储系统中，需要找到闪存硬盘的合适位置，在性能和成本之间达成一种合适的平衡。现阶段，为利用闪存硬盘和磁性硬盘各自的优势，减少购买成本和操作成本，从而提高存储系统的整体性能，数据库研究者广泛关注采用闪存硬盘和磁性硬盘的混合存储体系结构。 在使用闪存硬盘和磁性硬盘的混合存储系统中，顺序读、顺序写、随机读和随机写四种访问操作在这两种存储介质上的表现有很大差异，对数据库系统性能的贡献不同。当放置数据时有必要考虑这种差异。现有的方法考虑了存储介质的差异，但是没有考虑四种操作之间的不同。本文在现有方法的基础上，以表和索引的数据粒度，提出一种在混合存储系统中加权放置数据库对象的方法。该方法区分不同的操作在不同存储介质上的差异，根据不同的负载赋予四种操作在数据库性能提升上不同的权重，以充分利用两种存储介质的性能优势。然后对表和索引做出存储决定时，利用回溯算法实现数据库对象的全局最佳放置，从而最大化地提升数据库系统的性能。最后，以TPC-C作为数据库的负载进行实验并验证方法的正确性，其结果表明：与现有的方法相比，该方法能够更好地提高数据库系统的性能，并延长闪存硬盘的寿命。
【关键词】：数据库 闪存硬盘 磁性硬盘 随机读 随机写 顺序读 顺序写 表 索引
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP333
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题研究背景及意义10-12
• 1.2 数据在混合存储系统中放置的国内外研究现状12-14
• 1.3 课题主要研究内容14-15
• 1.4 论文结构15-16
• 第二章 闪存硬盘和磁性硬盘混合存储体系结构16-32
• 2.1 闪存硬盘和磁性硬盘的特性16-17
• 2.1.1 闪存硬盘的特性16-17
• 2.1.2 磁性硬盘的特性17
• 2.2 混合存储系统的结构17-18
• 2.3 混合存储体系结构的类型18-19
• 2.4 三种混合存储体系结构需解决的共性问题19-20
• 2.5 闪存硬盘作为磁性硬盘的扩展20-23
• 2.5.1 工作原理20-21
• 2.5.2 需要解决的问题21-23
• 2.6 闪存硬盘作为缓冲池的扩展23-28
• 2.6.1 工作原理23-25
• 2.6.2 闪存硬盘作为缓存的成本效益25-26
• 2.6.3 需要解决的问题26-28
• 2.7 磁性硬盘作为闪存硬盘的写缓存28-30
• 2.7.1 工作原理28-29
• 2.7.2 需要解决的问题29-30
• 2.8 本章小结30-32
• 第三章 混合存储系统中数据放置32-38
• 3.1 问题定义32-33
• 3.2 数据库对象放置33-34
• 3.3 四种不同的操作34
• 3.4 放置方案34-36
• 3.5 放置算法36-37
• 3.6 本章小结37-38
• 第四章 实验及性能评估38-46
• 4.1 实验准备39-40
• 4.2 数据获取40-42
• 4.2.1 对象页的磁性硬盘访问时间40-42
• 4.2.2 闪存硬盘的读写性能42
• 4.3 实验结果分析42-45
• 4.4 本章小结45-46
• 第五章 总结与未来工作46-48
• 5.1 总结46
• 5.2 未来工作46-48
• 参考文献48-52
• 附录52-60
• 致谢60-62
• 硕士期间发表的论文62

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 郑文静;李明强;舒继武;;Flash存储技术[J];计算机研究与发展;2010年04期

2 陆游游;舒继武;;闪存存储系统综述[J];计算机研究与发展;2013年01期

3 孟小峰;慈祥;;大数据管理:概念、技术与挑战[J];计算机研究与发展;2013年01期

4 王江涛;赖文豫;孟小峰;;闪存数据库:现状、技术与展望[J];计算机学报;2013年08期

本文编号：830338