基于预取与缓存的磁盘节能技术研究

《基于预取与缓存的磁盘节能技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、湖南大学硕士学位论文基于预取与缓存的磁盘节能技术研究姓名：姚维申请学位级别：硕士专业：软件工程指导教师：杨金民;吴昊20100419基于预取与缓存的磁盘节能技术研究摘要磁盘能耗高是Intemet数据服务中心面临的突出问题，导致系统故障增多、可靠性下降。磁盘节能具有软件级与硬件级之分。在软件级，基于预取与缓存的方法能有效的合并磁盘FO，使磁盘工作时任务饱满，连续休眠时间足够长，是磁盘节能的重要途径。本文主要工作包括如下几个方面：首先，提出了一种磁盘节能的预取算法。目前，现有的预取方案存在访问序列顺序性检测过于严格、预取粒度过于悲观等方

2、面的问题，在内存竞争比较激烈时，预取页面被过早的回收而出现预取抖动。因此，算法引入预取触发标记，简化访问模式的检测。在此基础上，放宽顺序访问的识别条件，将传统的大文件随机访问当做顺序模式来处理，使算法更友好的支持大量随机读写。同时采用自适应的预取大小，能有效的避免预取抖动，降低磁盘能耗。其次，提出了一种磁盘节能的缓存算法。在深入研究了磁盘页面缓存的基础上设计了虚拟设备管理模型来实现磁盘I／O请求的截获和处理。模型通过虚拟磁盘技术截取来自上层的FO请求，同时利用请求的位置相关性对I／O队列重排。系统小写时，先缓存到延迟队列。当监测到磁

3、盘的活动状态到来时，将所有的延迟I／o一次性写回磁盘。在磁盘工作繁忙时，适时开启多线程回写。此算法优化了磁头的移动路径，避免了FO拥塞，并提高了系统性能。最后，在Linux下对上述两个算法进行了实现与验证。得出，改进后磁盘平均空闲时间延长了10％，平均数据传输率提高了2倍，在同等负载下磁盘节省了17％的能量。实验表明算法具有较好的可行性和实用性。关键词：磁盘节能；数据预取；页面缓存；访问模式II工程硕士学位论文AbstractAprominentproblemfacedbyintemetdataservicecenterisKgll

4、diskenergyconsumptionwhichincreasesthesystemfailureanddecreasesthereliabilityofthesystem．Therealesomesoftwareandhardwarelevelpoliciestosavediskenergy．Atthesoftwarelevel，basedontheprefetchingandcachingmethodcanmergediskI／Oeffectively，andmakesthediskworkingfullofthetasks

5、，aswellasextendsthediskidletimes．Thisisanimportantwaytoachievethediskenergysaving．Thethesisfocusesonstudying晰tllthefollowingaspects：Firstly，anenergyefficientprefetchingalgorithmisproposed．Todate，someproblemsstillexistintraditionalprefetching，forexample，accesssequencede

6、tectionistoostrict,prefetchingsizeistoopessimistic，andread—aheadthrashingsarisewhenprefetchingpagesareevictedprematurelyundermemorypressure．So，byintroducingatriggerflag，itcanmaketheaccessmodedetectionsimply．Onthisbasis，inordertosupportalargenumberofrandomreadingandwrit

7、ing，werelaxthesequentialitycriterion,anddealthetraditionalrandomaccessoflargefiles、析masequentialpattern．Meanwhile．itsadaptiveprefetchingsizeCanpreventread-aheadthrashingandreducethediskenergyconsumption．Secondly,allenergyefficientcachingalgorithmisproposed．Afteradeepst

8、udyondiskpagecaching，animplementationofinterceptinganddealing嘶t11diskI／Orequestsvirtualdevicemanagementmodelisdesigne