【摘 要】
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新型非易失内存（Non-Volatile Memory,NVM）由于其大容量、低功耗等特点,为弥补DRAM在扩展性上的不足,实现高性能、大容量键值缓存提供了良好的机遇。但由于NVM与DRAM在内部结构和读写特性上并不完全相同,简单的用NVM替换DRAM实现大容量键值缓存并不能获得最佳性能。针对上述问题,结合Intel傲腾数据中心级持久内存（DCPMM）的特性,设计并实现了空间布局优化的非易失内存键
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新型非易失内存（Non-Volatile Memory,NVM）由于其大容量、低功耗等特点,为弥补DRAM在扩展性上的不足,实现高性能、大容量键值缓存提供了良好的机遇。但由于NVM与DRAM在内部结构和读写特性上并不完全相同,简单的用NVM替换DRAM实现大容量键值缓存并不能获得最佳性能。针对上述问题,结合Intel傲腾数据中心级持久内存（DCPMM）的特性,设计并实现了空间布局优化的非易失内存键值缓存SLONcache（Spatial Layout Optimized NVM Key-Value Cache）。首先,考虑到数据与DCPMM物理媒介访问粒度边界、缓存行大小对齐问题对读性能的影响,提出将内存池与日志结构结合的缓存空间管理方式。以内存池的数据组织形式将NVM空间划分为多个存储池,池内部采用分块方式存储键值对,可以最大程度保证数据地址边界对齐,减少读写过程中额外的数据交互开销,提升读性能;利用日志结构附加写的特点,每个线程能够直接将数据写入线程本地的存储池,实现写无锁化,从而保证了写并发效率。其次,根据DCPMM设备多条带交错配置时的地址映射规律,将存储池的元数据错位布局在不同的条带上,进一步利用设备并行性,提升系统的读写性能。最后,基于SLONcache的空间管理方式,设计了冷热数据识别机制与高效的回收策略,实现快速精准的热数据选择和无阻塞的空间回收,提升缓存命中率的同时降低了回收过程的时间开销。实验结果表明,与Segcache-PM（Segcache在NVM上的实现）和NVMcached相比,系统的吞吐率平均提升了17.1%和35.2%,缓存命中率平均提升了1.64%和1.27%。此外,SLONcache在多线程测试下的读、写吞吐率相比Segcache-PM最高分别提升了47.1%和48.3%。
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