基于混合存储设备的文件系统trinityfs的设计与实现

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1、AThesisSubmittedtoAcademicEvaluationCommitteeofHuazhongUniversityofScienceandTechnologyfortheDegreeofMasterofEngineeringDesignandImplementationofaFileSystemCalledTrinityFSforaHybridStorageDeviceCandidate:ZhengJiayangMajor:ComputerArchitectureSupervisor:Prof.FengDanDr.TianLeiHuazhongUniversityofSc

2、ience&TechnologyWuhan,Hubei,430074,P.R.ChinaJanuary,2013独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。近我所知，除文中已标明引用的内容外，本论文不包含任何其他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

3、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随着互联网和计算机存储技术的发展，人们对信息存储系统的要求越来越高，比如高速的读写性能、低功耗、强数据容错纠错及恢复的能力等等。而目前现有的基于磁盘的存储系统无法满足上述需求，因此人们寄希望于新出现的新型非易失存储介质，比如闪存（FlashMemory）、相变存储器（PCRAM）等。每一种新介

4、质的出现，虽然提升了存储系统某些属性上的性能，但由于每种介质自身的特性或制造工艺的限制，新介质的引入也会给系统带来一些制约。综合考虑传统磁盘、闪存以及相变存储器在性能、容量、可靠性、能耗和性价比的特点，提出一种结合PCRAM-Flash-HDD三种存储介质特性的文件系统TrinityFS。TrinityFS的主要思想是让每种介质都“趋利避害”，主要实现了三个模块：首先，PCRAM介质具有接近内存级别的读写性能和可靠性、字节级的读写粒度的优点，但由于生产工艺的限制，目前相变存储器普遍价格高而容量小。因此将系统中最频繁被读写和更新但又占容量很小的元数据存放在性能最好的PCRAM中，以期对元数

5、据的访问可以达到RAM级速度；其次，由于磁盘设备容量大，顺序写性能好，且与闪存介质相比有更长的使用寿命，则需尽量把对数据的写操作以log的方式定向到磁盘上，以减少对闪存不利的更新和擦除操作；再次，闪存存储器具有低能耗、高可靠性及抗震等优点，且与磁盘相比，闪存存储器具有更好的读性能，因此定期对磁盘中的数据扫描，发现读操作的热点数据，将其迁移到闪存介质中，以提高系统的整体性能。基于Linux的文件系统LogFS，实现了一个混合存储系统TrinityFS，并对其进行了相关的测试工作，结果表明TrinityFS在不同的负载下对系统的整体性能都有较好的提升。关键字：混合存储系统，TrinityFS

6、，元数据，热点数据I华中科技大学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofInternetandthetechnologyofcomputerstorage,peoplehavetheincreasinglyhighdemandforinformationstoragesystems,suchasHigh-speedI/Operformance,lowpowerconsumption,strongfault-toleranceandtheabilitytorecoverdata.Atpresent,theexistingdisk-basedstoragesyst

7、emscannotmeettheaboverequirements,thereforewereposeourhopesontheemergingnewtypeofstoragemedia,suchasflash,phasechangememory.Theemergenceofanewmediumenhancestheperformanceonsomeattributesofthestoragesystem,butbecauseeac