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一种闪存敏感的多级缓存管理方法
  • ISSN号:1000-9825
  • 期刊名称:《软件学报》
  • 时间:0
  • 分类:TP311[自动化与计算机技术—计算机软件与理论;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]中国人民大学信息学院,北京100872, [2]淮阴师范学院计算机科学与技术学院,江苏淮安223300
  • 相关基金:基金项目:国家自然科学基金(61379050,91224008);国家高技术研究发展计划(863)(2013AA013204);教育部高等学校博士学科点专项科研基金(20130004130001)
中文摘要:

基于闪存的固态硬盘(solid state driver,简称SSD)已经广泛应用于各种移动设备、PC机和服务器.与磁盘相比,尽管SSD具有数据存取速度高、抗震、低功耗等优良特性,但SSD自身也存在读写不对称、价格昂贵等不利因素,这使得SSD短期内不会完全取代磁盘.将SSD和磁盘组合构建混合系统,可以发挥不同的硬件特性,提升系统性能.基于MLC型SSD和SLC型SSD之间的特性差异,提出了一种闪存敏感的多级缓存管理策略——FAMC.FAMC将SSD用在内存和磁盘之间作扩展缓存,针对数据库系统、文件管理中数据访问的特点,有选择地将内存牺牲页缓存到不同类型的SSD.FAMC同时考虑写请求模式和负载类型对系统性能的影响,设计实现对SSD友好的数据管理策略.此外,FAMC基于不同的数据置换代价提出了适用于SSD的缓冲区管理算法.基于多级缓存存储系统对FAMC的性能进行了评测,实验结果表明,FAMC可以大幅度降低系统响应时间,减少磁盘I/O.

英文摘要:

Solid state driver (SSD) based on flash memory has been widely used in various types of applications such as mobile devices, PC machines, and servers. Compared with conventional disk, SSD enjoys faster access speed, better shock resistance, and lower power. However, it will not completely replace the disk as the secondary storage in the short run due to its inherent properties such as asymmetric read/write and high price of per gigabyte. Integrating SSD and magnetic disk together can benefit from different performance advantage to obtain good high performance and low cost. This paper proposes a flash-aware multi-level cache scheme (FAMC) which considers the significant discrepancy between MLC type and SLC type SSDs. FAMC uses two types of SSD as a cache layer between main memory and magnetic disk. Depending on the characteristics of data access in database application and file management, FAMC conditionally caches the page evicted by buffer manager to different types of SSD. FAMC considers the impact of the write pattern and type of workloads on the system performance, which adopts flash-aware algorithms and data structures to manage the data stored in SSD. Furthermore, in view of the asymmetry of the replacement cost, the study proposes a flash-friendly buffer replacement policy. The strategy is implemented on a simulation storage system based on SLC type SSDs and MLC type SSDs, and its performance is evaluated. The experimental results show that FAMC can significantly reduce system response time and disk I/0 cost.

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期刊信息
  • 《软件学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院软件研究所 中国计算机学会
  • 主编:赵琛
  • 地址:北京8718信箱中国科学院软件研究所
  • 邮编:100190
  • 邮箱:jos@iscas.ac.cn
  • 电话:010-62562563
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-9825
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2560/TP
  • 邮发代号:82-367
  • 获奖情况:
  • 2001年入选中国期刊方阵“双百期刊”,2000年荣获中国科学院优秀科技期刊一等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国数学评论(网络版),波兰哥白尼索引,德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:54609