论文部分内容阅读
信息时代带来的数据爆炸性增长给计算机存储系统带来越来越严峻的挑战,基于传统磁盘的存储系统很难满足海量数据存储的性能需求,基于闪存的固态盘因其良好的随机读写性能、能耗低、体积小等优良特性被越来越广泛地使用,并且成为磁盘的强有力替代品。但是,简单地将传统的存储软件应用于固态盘存在着很多问题,比如垃圾回收操作将导致固态盘和固态盘阵列出现严重的性能波动,因此需要充分利用固态盘的固有特性对固态盘阵列进行优化。针对用户I/O请求与固态盘内部正在进行的垃圾回收操作之间相互争用,导致固态盘阵列出现严重的性能波动问题,提出基于垃圾回收感知的固态盘阵列(GC-awareRequestSteering,简称 GC-Steering)方案。GC-Steering 通过备份热读数据和暂存正在进行垃圾回收操作的固态盘上的写数据到预留空间(可以是一个专用的固态盘,也可以是固态盘阵列成员盘预留的空间),减轻垃圾回收操作对固态盘阵列的影响,提高固态盘阵列的性能和可靠性。性能测试结果表明,相比于本地垃圾回收LGC(Local Garbage Collection,简称LGC)策略和全局垃圾回收 GGC(Global Garbage Collection,简称 GGC)策略,GC-Steering 的平均响应时间分别减少了 63.3%和65.8%。基于重删的固态盘阵列并行重建算法(Deduplication-based Parallel Reconstruction for SSD-based RAIDs,简称DPR),充分利用固态盘良好的随机读写性能,将固态盘阵列每个成员盘的预留空间组成预留阵列,作为固态盘阵列重建时的替代盘,可以充分开发固态盘阵列的并行性,同时利用重复数据删除的引用值特性,在重建过程优先重建高引用的重要数据块,减少用户I/O请求时的数据重建操作,从而提高固态盘阵列重建过程的响应性能。同时基于DPR并行重建算法的RAID5可以容忍两个盘出现故障,因此DPR可以提高固态盘阵列的可靠性。综上,充分利用固态盘特性的固态盘阵列优化策略,提高了固态盘阵列的性能和可靠性,并优化固态盘阵列的重建性能,从而提高了基于固态盘阵列的存储系统的服务质量。