《基於相變存儲器的數據管理關鍵技術研究》是依託中國科學技術大學，由岳麗華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於相變存儲器的數據管理關鍵技術研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：岳麗華
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
面對相變存儲器PCM(Phase Change Memory)新型存儲器可以替代DRAM成為大容量非易失主存的發展趨勢，而已有的快閃記憶體數據管理和傳統的記憶體數據管理技術都不適於PCM的現狀，本項目提出研究主存級PCM數據管理關鍵技術。本項目以主存級PCM為基礎，針對PCM數據管理與快閃記憶體數據管理和記憶體數據管理之間存在的差異，結合PCM的介質特性，研究面向PCM的新型算法性能評價模型、存儲管理、索引、事務一致性恢復等內容，提出適合主存級PCM架構的一系列新方法和新算法，並構建一個主存級PCM實驗平台進行性能驗證。本項目的研究不僅可以構建一個主存級PCM實驗平台，為研究創新的PCM數據管理方法奠定基礎，還有望突破基於PCM的數據管理核心技術，推進PCM存儲技術以及套用的進一步發展。
結題摘要
相變存儲器（Phase Change Memory, PCM）憑著其非易失、隨機訪問性能高、可位元組定址、靜態能耗低等優點，模糊了主存與二級存儲之間的界限，為計算機存儲體系設計帶來了技術變革，有望突破現有的存儲架構，實現高性能的數據存儲和管理。然而PCM也存在諸多不足之處，如讀寫不對稱、寫延遲是DRAM的6~10倍、及寫壽命有限等。基於PCM的數據管理技術研究是一個全新的研究課題。基於上述背景，在研究了有關磨損度度量和算法評價方面的問題後，課題組提出了面向PCM主存以及DRAM/PCM混合主存下的空間管理和分配算法，既避免了磨損均衡算法頁面交換帶來的寫放大問題，也有效地延長了PCM壽命。針對PCM讀寫不均衡特性，課題組對DRAM/PCM混合主存系統的主存頁面管理展開研究，提出了一系列頁面置換、數據劃分的算法，在保證了算法命中率的同時，還減少對PCM的寫操作。在具體套用方面，課題組對基於PCM的索引讀寫最佳化展開了研究，主要聚焦於廣泛套用於資料庫系統的B+-樹索引和哈希索引，既減少了索引更新操作的寫代價，還可以有效防止查詢性能退化。PCM的高存儲密度催生了大容量主存的存儲架構，也為海量數據的讀寫性能最佳化帶來了契機，課題組提出了一個面向物聯網大數據環境的分散式記憶體檔案系統，有效提升了系統的吞吐率。針對多核、高並發、大容量主存的套用場景，課題組利用PCM非易失特性，提出了高效的無輕量級鎖衝突的日誌恢復算法。最後，針對PCM以及混合存儲系統研究缺乏硬體環境支持的問題，課題組設計了一個主存級PCM的仿真實驗平台，實現了比較準確的硬體仿真。
