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基于大数据的高能效数据中心服务器研究
  • ISSN号:1000-3428
  • 期刊名称:《计算机工程》
  • 时间:0
  • 分类:TP302[自动化与计算机技术—计算机系统结构;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]首都师范大学信息工程学院,北京100048, [2]计算机体系结构国家重点实验室中国科学院计算技术研究所,北京100190, [3]高可靠嵌入式系统技术北京市工程研究中心首都师范大学,北京100048
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(61472260,61402302);北京市自然科学基金项目(4143060);计算机体系结构国家重点实验室开放课题(CARCH201203);北京市属高等学校人才强教项目-国外访学(067135300100);北京市属高等学校创新团队建设与教师职业发展计划基金项目(IDHT20150507)
中文摘要:

在文件系统进行用户数据和元数据的持久化过程中,如果出现异常掉电或系统崩溃,可能导致文件系统出现数据的不一致性问题。现有的Ext4文件系统通过写前日志(write-ahead logging,WAL)技术结合事务机制来保证持久化操作的一致性。写前日志技术将文件系统元数据写入磁盘2次,元数据的粒度小、数量大、重复度高,影响了程序的性能,也缩短了Flash存储介质的使用寿命。针对这一问题,提出了使用新型非易失存储(non-volatile memory,NVM)作为存放日志的独立外部设备,并通过存取指令(load/store)接口直接访问;同时使用倒序扫描(reverse scan)技术对检查点(checkpoint)流程进行优化,减少同一数据块的重复写操作。实验结果表明,使用NVM作为外部日志分区,对于写操作比重较大的程序,在HDD上带宽提升接近50%;在SSD上带宽提升达到23%;在checkpoint时使用倒序扫描之后,写入次数降低明显,带宽提升接近20%。

英文摘要:

The sudden power failure or system crash can result in file system inconsistency upon updating permanent user data or metadata to their home locations in disk layout, an issue known as crash-consistency problem. Most existing file systems leverage some kind of consistency techniques such as write-ahead logging(WAL), copy-on-write(COW) to avoid this situation. Ext4 file system ensures the consistency of persistent operations through transaction as well as journaling mechanism. However, it is required to write file system metadata to disk twice. The metadata has the features with small granularity, big quantity and high repetition, which degrades the performance of program and also shortens the lifetime of flash-based SSD. This paper is proposed to employ non-volatile memory(NVM) as an independent log partition, which can be accessed through load/store interface directly. Furthermore, we optimize disk write operations by using reverse scan while checkpointing in order to reduce the repeated metadata updates to the same data block. The preliminary experimental results show that the performance can be improved up to 500/oo on HDD, and 23% on $SD for heavy- write workloads when using NVM as the external journal partition device and the number of write operations can be reduced significantly after using reverse scan checkpoint technique.

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期刊信息
  • 《计算机工程》
  • 北大核心期刊(2014版)
  • 主管单位:中国电子科技集团公司
  • 主办单位:华东计算技术研究所 上海市计算机学会
  • 主编:游小明
  • 地址:上海市桂林路418号
  • 邮编:200233
  • 邮箱:ecice06@ecict.com.cn
  • 电话:021-64846769
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3428
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1289/TP
  • 邮发代号:4-310
  • 获奖情况:
  • 1999~2000、2001~2002年度信息产业部优秀期刊奖,2003-2004、2005-2006年度信息产业部电子精品科技...,2007-2008、2009-2010年度工业和信息产业部电子精...,012年度中国科技论文在线优秀期刊一等奖,2013年度中国科技论文在线优秀期刊二等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),波兰哥白尼索引,荷兰文摘与引文数据库,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(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:84139