固态盘存储系统的性能优化技术研究

【摘要】数字信息的爆炸增长,对整个存储系统的容量、性能、可靠性提出了新的要求。如何对现有的系统进行优化,提供一个大容量、高可靠性、高性能的存储系统,是一个亟待解决的课题。现有的存储系统通常以磁盘作为主要的存储介质,由于磁盘固有的机械特性不能从根本上解决速度慢、能耗大等性能及能效瓶颈问题,因此有必要用其他存储设备如固态盘来替代或者辅助磁盘存储设备。本文研究固态盘存储系统的性能优化技术,分别针对单个固态盘以及固态盘阵列提出了优化的方法。对于同类型的I/O请求,基于闪存固态盘的请求响应时间与请求大小基本成线性比例关系,并且固态盘的读写性能具有非对称性。针对固态盘的这些特性,提出了一种基于请求大小的固态盘I/O调度策略(Size-basedI/OScheduler,简称SIOS),从I/O请求平均响应时间的角度提高固态盘设备的I/O性能。根据读写性能的非对称性,对读写请求进行分组并且优先处理读请求。在此基础上优先处理等待队列中的小请求,从而减少队列中请求的平均等待时间。实验结果表明,SIOS有效地减少了I/O请求的平均响应时间,提高了固态盘存储系统的I/O性能。单个固态盘难以满足如今存储系统对性能、可靠性以及容量的要求。如果简单地将磁盘阵列技术应用于固态盘,会出现性能和可靠性方面的问题。针对此问题,提出一种磁盘和固态盘混合的盘阵列(LogDiskMirroring,简称LDM)来提高基于固态盘的存储系统的性能和可靠性。LDM由若干个固态盘及两个磁盘组成,互为镜像的两个磁盘作为固态盘阵列的写缓存。在混合盘阵列LDM中,小写请求的数据暂时存放在磁盘镜像中,磁盘中的数据按照日志的形式顺序地写入,在系统空闲时再将磁盘中的数据迁移至固态盘阵列中。对LDM的可靠性分析结果表明,相比于纯固态盘阵列和磁盘阵列,LDM在平均数据丢失时间方面都有了显著提高,即可靠性提高了。实验结果也说明了LDM在性能方面与纯固态盘阵列和磁盘阵列比较均有了显著的提高。
【作者】陈晓兰；
【导师】吴素贞；
【作者基本信息】厦门大学，计算机应用技术，2014，硕士
【关键词】固态盘；I/O调度；固态盘阵列；

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