低能耗存储系统的设计与实现

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1、分类号学号M200972265学校代码10487密级硕士学位论文低能耗存储系统的设计与实现学位申请人：伍开文学科专业：计算机系统结构指导教师：谢长生教授答辩日期：2012.1.12AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDesignandImplementationofaEnergySavingStorageSystemCandidate:WuKaiwenMajor:Comp

2、uterArchitectureSupervisor:Prof.XieChangshengHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJanuary,2012独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人

3、承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要为了满足呈爆炸式

4、增长的信息存储、处理、传输的需求，大规模数据中心应运而生。在大规模数据中心里，根据经典的80/20原理，将数据都存储在高性能设备上是不经济的，为了实现资源的优化配置，于是就有了分级存储概念。研究表明数据中心的服务器很少处于满负荷状态，由于服务器消耗的能量与服务器的利用率并不成比例，空转的服务器（空闲的CPU、空转的硬盘等）浪费了大量的能量。设计一种低能耗存储系统就十分必要。通过对现有的x86服务器在性能、能耗方面进行分析，设计了一种低能耗存储系统——基于嵌入式平台的分级存储系统。首先，介绍了低能耗存储系统

5、的应用场景，讨论了在系统实现中涉及到的关键技术，分析了在实现基于数据访问热度和存储资源性能的在线数据迁移机制时可能引发的相关问题。其次，对原型系统进行设计和实现，构建了由应用服务器、存储服务器和管理服务器三个部分组成的系统。系统包含系统监控、存储管理、数据管理、智能管理和用户界面五个模块，系统监控模块主要收集用户数据访问热度信息和存储服务器的负载信息；智能管理模块根据这些信息调度数据进行迁移，并对服务器有选择地进行开启和关机，在实现基于用户访问频度的分级存储机制的同时，达到节能降耗的目的。最后通过实验验证

6、了该系统的功能，对系统性能进行了评测，分析了通过数据迁移对系统进行调度系统能耗的变化。测试结果表明，它能够依据数据的实时热度和服务器的负载，对数据进行自适应迁移；再通过对服务器启停进行动态调度，可以在实现优化资源配置的同时，将系统能耗降低25%。关键词：数据中心，分级存储，嵌入式，节能I华中科技大学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofinformationsociety,inordertomeettheexplosivegrowthofinformationstorage,

7、processingandtransmission,large-scaledatacenterscameintobeing.Inalarge-scaledatacenters,accordingtotheclassic80/20principle,itisunwisetostoreallthedatainhigh-performancestoragedevice.Inordertoallocatestorageresourceproperly,therecametheideaofhierarchicals

8、torage.Poststudieshaveshownthatserversindatacenterrarelyrununder100%utilization,andtheserver’senergyconsumptionisnotproportionaltoitsutilization,theidleservers(idleCPU,idleharddiskdriveetc)wastemuchenergy.Soitisquit