基于压缩cache的磁盘性能优化研究

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1、暨南大学硕士学位论文题名（中英对照）：基于压缩Cache的磁盘性能优化研究Leveragingcompressedcachetoimprovediskperformance作者姓名：江文指导教师姓名及学位、职称：孟小华硕士副教授邓玉辉博士教授学科、专业名称：计算机科学与技术计算机系统结构学位类型：学术学位论文提交日期：2016年5月论文答辩日期：2016年6月答辩委员会主席：赖剑煌论文评阅人：盲审学位授予单位和日期：暨南大学2016年6月26号独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下

2、进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得暨南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签字日期：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暨南大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权暨南大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有

3、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、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日学位论文作者毕业后去向：工作单位：电话：通讯地址：邮编：暨南大学硕士学位论文基于压缩Cache的磁盘性能优化研究摘要磁盘内部缓存管理对于磁盘的性能有着重要的影响，因为它起到平衡快总线与慢机械器件的中间栋梁作用。缓存介质一般为SRAM，成本昂贵并且容量低，并且提高缓存芯片容量会带来更复杂的硬件设计与散热管理。因此，磁盘生产商不会给

4、磁盘装备大容量的缓存。本文提出了一个新的思路来改善这个问题，通过压缩磁盘缓存提高缓存有效容量以预取更多的数据，进而提高磁盘存储系统的数据传输效率，起到优化性能与节约能耗的作用。具体工作包括：(1)本研究提出新的磁盘架构：增加压缩中间层以提高缓存有效容量。并且只有被预取的数据才会被压缩，已经读取的数据和被修改的脏数据保持原有的内容格式不被压缩。(2)磁盘是非常精密的器件，必须采用非常精确的模拟手段。本研究在DiskSim的基础上作了严密的设计和细致的代码实现，非常真实地模拟了磁盘的实际场景。通过并

5、测试合成负载，本研究得到了较好的结果。实验证明，随着压缩率的改善，磁盘平均响应时间最大减少25%，磁盘缓存命中率最高提高到3倍。此外,通过实际Trace的测试，部分服务最高可以达到18%的性能提升。关键词：磁盘缓存、缓存压缩、高性能计算、磁盘能耗I暨南大学硕士学位论文基于压缩Cache的磁盘性能优化研究AbstractThemanagementofon-boarddiskcacheplaysanimportantroleondiskperformance,becauseitcanbridgeth

6、egapbetweenthehigh-speedI/Obusandslowmagneticmedia.Thephysicalmediaofon-boarddiskcacheisnormallymadeofSRAM.However,itisveryexpensiveandmorecapacityofcachechipsbringsmuchcomplexitytohardwaredesignandthermalcontrol.So,howtoimprovetheutilizationoftheon-

7、boarddiskcacheisakeyissuefacedbymanufactures,duetotheperformanceandcostconsideration.Thispaperproposesanewapproachtoalleviatethisissuebycompressingtheon-boarddiskcache.Thecompressedcacheprovidesmoreeffectivecapacitytoprefetchmoresectors,whichcanimpro

8、vethedatatransmissionefficiencyofdiskstoragesystem.,andachievetheeffectofperformanceoptimizationandenergyconsumptionsaving.Ourresearchesandcontributionsareasfollows:(1)Thispaperdisplaysanewdiskarchitecturetoincreasetheeffectivecapacityofdiskon-boardc