冗余高效能云存储系统架构——REST。REST主要包括MDS、loggers和数据块服务器三部分，其中loggers用基于固态盘的高性能服务器实现。通过改变数据布局策略，可以保持大部分的冗余存储节点在待机模式下甚至大部分时间关闭。同时设计了一个实时工作负载监视器instructor，通过该监视器，可以根据工作负载的变化，控制数据块服务器的启动和关闭，系统能耗和性能之间的权衡也可以通过调整权衡指标来实现。实验结果表明，REST在FileBench和实际工作负载下可分别节省高达29%和33%的系统能耗，同时对系统性能没有很大影响。(6)利用固态盘与机械硬盘之间在性能、容量、成本、寿命等方面的互补，构建由固态盘和机械硬盘组成的混合式存储系统HSStore。在HSStore系统中，固态盘作为硬盘上层的缓存空间而存在。请求分派器对到达的I/O请求进行监控并且将大的顺序写请求和小的*写请求从缓存层过滤掉，直接将它们发送到硬盘上，并且跟踪缓存中未命中的读请求。若数据块的未命中次数超过一定阈值，则数据迁移模块会将数据块从机械硬盘上迁移到固态盘缓存中。利用这些方法，既增加了固态盘的有效缓存空间，又延长了其使用寿命。上述六个方面研究，主要针对固态盘系统的内在特点，从内部混合架构的固态盘、设计固态盘内部的I/O调度策略、减少到固态盘的写流量及利用存储系统冗余和固态盘设计高效节能的云存储结构等多方面展开，旨在优化固态盘I/O性能，*限度地利用好固态盘，提高存储系统性能和可靠性，降低能耗。研究结果表明，固态盘自身具有很大的潜在优势，若能在使用的同时扬长避短，在系统设计中充分考虑其优缺点，将有助于进一步改善存储系统的性能。本书的出版得到了国家“863”重大专项计划“海量存储系统关键技术”(No.2009AA01A402)、国家自然科学重点基金“大规模数据存储系统能耗优化方法的研究”(No.60933002)和国家自然科学基金“基于滑动窗口的线性连续网络编码的关键技术与算法研究”(No.61572012)的资助，特此表示感谢。本书同时也是国家重点基础研究发展计划(“973”计划)“高效能存储系统组建方法研究”(编号为2011CB302303)的研究内容之一。.............................. 固态盘具有明显的性能优势，本书从元数据管理方法、新的内部混合架构的固态盘、针对固态盘的I/O调度程序、减少到固态盘的写流量、利用固态盘的冗余高效能云存储系统架构及构建由固态盘和机械磁盘组成的混合式存储系统HSStore等六个方面对针对固态盘的I/O优化技术展开研究，提高其存储系统性能和可靠性，同时降低系统能耗。 该书可供高校及科研单位人员开展研究工作使用，也可供从事相关工作的工程技术人员作为参考用书使用。..................第1章绪论(1)
1.1信息存储概述(3)
1.2固态盘技术分析(5)
1.3固态盘的研究现状(14)
1.3.1关于固态盘性能的研究(15)
1.3.2采用固态盘的存储系统研究(27)
1.4本书主要内容(30)
第2章块级连续数据保护系统元数据管理方法研究(33)
2.1研究背景(38)
2.2元数据管理设计与实现(39)
2.2.1重要的数据结构(39)
2.2.2全量恢复算法(40)
2.2.3增量恢复算法(42)
2.2.4具体实现(43)
2.3实验结果与分析(45)
2.3.1测试环境(45)
2.3.2检索时间与恢复数据量的关系(45)
2.3.3增量和全量恢复的选择(46)
2.4本章小结(47)
第3章一种结合SLC和MLC的混合固态盘架构设计(49)
3.1SLC和MLC闪存体分析(51)
3.2SMARC设计和实现(53)
3.2.1哪些数据放在SLC区域(54)
3.2.2SMARC中的耗损均衡(55)
3.2.3SLC和MLC区域之间的数据迁移(55)
3.3性能评价(56)
3.3.1性能(57)
3.3.2可靠性和能源消耗(57)
3.4本章小结(59)
目录固态盘I/O优化技术研究第4章一种基于区域的高效固态盘调度策略(61)
4.1研究背景和动机(63)
4.2I/O调度器及固态盘内部并行性分析(66)
4.2.1闪存和固态盘(66)
4.2.2I/O调度器(67)
4.2.3固态盘内部并行性(71)
4.3对固态盘性能特征的分析(73)
4.3.1*操作和顺序操作的不同(73)
4.3.2固态盘内部并行性(73)
4.4分区调度器的设计与实现(75)
4.4.1结构概述(75)
4.4.2空间分区(76)
4.4.3请求的队列组织(77)
4.4.4读/写请求的调度(78)
4.4.5分区调度器工作流程(78)
4.5实验评估(80)
4.5.1工作负载的性能(80)
4.5.2微测试(83)
4.6本章小结(87)
第5章利用重删和增量编码的固态盘写优化(89)
5.1概述(91)
5.2设计动机和考虑因素(92)
5.3设计方法(96)
5.3.1如何识别语义元数据块(97)
5.3.2消除重复数据块(97)
5.3.3管理元数据块的增量变化(97)
5.4实验测试(98)
5.4.1实验设置(98)
5.4.2性能比较(98)
5.4.3CPU和RAM利用率(99)
5.4.4减少写流量(100)
5.5本章小结(101)
第6章利用固态盘的冗余高效能云存储系统设计(103)
6.1研究背景(105)
6.2REST设计原理和实现细节(108)
6.2.1系统架构(108)
6.2.2能耗感知的数据布局(112)
6.2.3instructor(112)
6.2.4loggers(113)
6.2.5能耗模型(114)
6.3系统评估(115)
6.3.1实验设置(115)
6.3.2数据块服务器状态转移(116)
6.3.3节省功耗和性能影响(116)
6.3.4实际工作负载实验(117)
6.4本章小结(119)
第7章基于固态盘缓存的混合式存储系统(121)
7.1提出背景和研究动机(123)
7.2Linux操作系统devicemapper简介(125)
7.2.1devicemapper中的主要概念(126)
7.2.2目标设备的操作接口(127)
7.3HSStore的设计与实现(129)
7.3.1HSStore系统架构(130)
7.3.2缓存模式与替换算法(132)
7.3.3HSStore使用的主要数据结构(133)
7.3.4请求处理流程(134)
7.4系统性能测试(136)
7.4.1测试环境(136)
7.4.2微测试结果及分析(138)
7.4.3工作负载结果及分析(138)
7.5本章小结(139)
第8章总结与展望(141)
8.1全书小结(143)
8.2未来工作展望(144)
参考文献(147)
致谢(159)
......
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