自旋转移力矩磁存储器(spin transfer torque random access memory,STTRAM)和磁阻式随机存储器(magnetic random access memory,MRAM)等新型存储器具有接近于DRAM的访问速度,是构建高性能外存系统和提高计算机系统性能的重要手段,但有...自旋转移力矩磁存储器(spin transfer torque random access memory,STTRAM)和磁阻式随机存储器(magnetic random access memory,MRAM)等新型存储器具有接近于DRAM的访问速度,是构建高性能外存系统和提高计算机系统性能的重要手段,但有限的写次数是其重要局限之一.设计了文件系统级磨损均衡机制,使用Hash函数分散文件在外存中的存储,避免在创建和删除文件时反复分配某些存储块,通过分配文件空间时选择写次数较低的存储块,避免写操作的集中;使用主动迁移策略,在外存系统I/O负载较低时主动迁移写次数较高的数据块,减少磨损均衡机制对I/O性能的影响.最后在开源的基于对象存储设备Open-osd上实现了面向新型存储器文件系统级磨损均衡机制的原型,使用存储系统通用测试工具filebench和postmark的多个通用数据集进行了测试与分析,验证了基于新型存储器的文件系统级磨损均衡机制能稳定地将存储块写次数差减少到原来的1/20左右,同时最高仅损失了6%的I/O性能和增加了0.5%的额外写操作,具有高效和稳定的特性.展开更多
随着互联网和云计算技术的迅猛发展,现有动态随机存储器(Dynamic Random Access Memory,DRAM)已无法满足一些实时系统对性能、能耗的需求.新型非易失存储器(Non-Volatile Memory,NVM)的出现为计算机存储体系的发展带来了新的契机.本文针...随着互联网和云计算技术的迅猛发展,现有动态随机存储器(Dynamic Random Access Memory,DRAM)已无法满足一些实时系统对性能、能耗的需求.新型非易失存储器(Non-Volatile Memory,NVM)的出现为计算机存储体系的发展带来了新的契机.本文针对NVM和DRAM混合内存系统架构,提出一种高效的混合内存页面管理机制.该机制针对内存介质写特性的不同,将具有不同访问特征的数据页保存在合适的内存空间中,以减少系统的迁移操作次数,从而提升系统性能.同时该机制使用一种两路链表使得NVM介质的写操作分布更加均匀,以提升使用寿命.最后,本文在Linux内核中对所提机制进行仿真实验.并与现有内存管理机制进行对比,实验结果证明了所提方法的有效性.展开更多
随着新型非易失存储介质的出现,软件I/O栈的开销已经成为存储系统的性能瓶颈.首先详述了基于磁盘的传统I/O栈的各个软件层次和请求经过I/O栈的一般流程.在分析了传统I/O栈在闪存(flash)、相变存储器(phase change memory,PCM)等新型非...随着新型非易失存储介质的出现,软件I/O栈的开销已经成为存储系统的性能瓶颈.首先详述了基于磁盘的传统I/O栈的各个软件层次和请求经过I/O栈的一般流程.在分析了传统I/O栈在闪存(flash)、相变存储器(phase change memory,PCM)等新型非易失存储介质构成的存储系统中存在的问题后,对专门为PCIe固态硬盘(solid state drive,SSD)设计的高性能主机控制器接口——NVMe接口及基于该接口的I/O栈、请求流程进行了详细介绍.最后,针对相变存储器、阻变存储器(resistive randomaccess memory,RRAM)和自旋转移矩磁阻随机存储器(spin-transfer torque magnetic random access memory,STT-MRAM)等下一代存储介质,对I/O栈在中断使用、文件系统权限检查等方面带来的性能问题进行了详细分析,指出未来I/O栈设计要考虑的问题.展开更多
文摘自旋转移力矩磁存储器(spin transfer torque random access memory,STTRAM)和磁阻式随机存储器(magnetic random access memory,MRAM)等新型存储器具有接近于DRAM的访问速度,是构建高性能外存系统和提高计算机系统性能的重要手段,但有限的写次数是其重要局限之一.设计了文件系统级磨损均衡机制,使用Hash函数分散文件在外存中的存储,避免在创建和删除文件时反复分配某些存储块,通过分配文件空间时选择写次数较低的存储块,避免写操作的集中;使用主动迁移策略,在外存系统I/O负载较低时主动迁移写次数较高的数据块,减少磨损均衡机制对I/O性能的影响.最后在开源的基于对象存储设备Open-osd上实现了面向新型存储器文件系统级磨损均衡机制的原型,使用存储系统通用测试工具filebench和postmark的多个通用数据集进行了测试与分析,验证了基于新型存储器的文件系统级磨损均衡机制能稳定地将存储块写次数差减少到原来的1/20左右,同时最高仅损失了6%的I/O性能和增加了0.5%的额外写操作,具有高效和稳定的特性.
文摘随着互联网和云计算技术的迅猛发展,现有动态随机存储器(Dynamic Random Access Memory,DRAM)已无法满足一些实时系统对性能、能耗的需求.新型非易失存储器(Non-Volatile Memory,NVM)的出现为计算机存储体系的发展带来了新的契机.本文针对NVM和DRAM混合内存系统架构,提出一种高效的混合内存页面管理机制.该机制针对内存介质写特性的不同,将具有不同访问特征的数据页保存在合适的内存空间中,以减少系统的迁移操作次数,从而提升系统性能.同时该机制使用一种两路链表使得NVM介质的写操作分布更加均匀,以提升使用寿命.最后,本文在Linux内核中对所提机制进行仿真实验.并与现有内存管理机制进行对比,实验结果证明了所提方法的有效性.
文摘随着新型非易失存储介质的出现,软件I/O栈的开销已经成为存储系统的性能瓶颈.首先详述了基于磁盘的传统I/O栈的各个软件层次和请求经过I/O栈的一般流程.在分析了传统I/O栈在闪存(flash)、相变存储器(phase change memory,PCM)等新型非易失存储介质构成的存储系统中存在的问题后,对专门为PCIe固态硬盘(solid state drive,SSD)设计的高性能主机控制器接口——NVMe接口及基于该接口的I/O栈、请求流程进行了详细介绍.最后,针对相变存储器、阻变存储器(resistive randomaccess memory,RRAM)和自旋转移矩磁阻随机存储器(spin-transfer torque magnetic random access memory,STT-MRAM)等下一代存储介质,对I/O栈在中断使用、文件系统权限检查等方面带来的性能问题进行了详细分析,指出未来I/O栈设计要考虑的问题.
