《混合式瓦記錄磁碟陣列系統理論、結構和實現技術研究》是依託華中科技大學，由萬繼光擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：混合式瓦記錄磁碟陣列系統理論、結構和實現技術研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：萬繼光
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
針對瓦記錄磁碟技術存在的問題，提出了一種融合固態盤和瓦記錄磁碟的新型混合式磁碟陣列系統（簡稱SS-RAID），其研究內容包括四個方面：(1).設計一種高性價比混合式瓦記錄磁碟陣列系統方案。採用固態盤充當瓦記錄磁碟陣列快取，利用瓦記錄磁碟上的空閒空間組成邏輯磁碟陣列，採用日誌寫方式鏡像固態盤快取中的髒數據，兼顧了固態盤的高性能和瓦記錄磁碟的低成本；(2).提出新穎的RAID寫最佳化方法，利用固態盤中的無效舊數據，以減少RAID5/6更新校驗時對磁碟的讀訪問，加速SS-RAID數據寫過程；(3).設計新的區-段-塊-扇區瓦記錄磁碟四級編址方式。一方面，採用對稱堆疊式分區以提高空間利用率；另一方面，採用徑向分段方法以降低寫覆蓋；(4).設計高效的段-塊結構快取管理算法，以進一步最佳化SS-RAID性能。本項目的研究成果為瓦記錄磁碟的廣泛套用提供理論基礎和技術支撐，具有重要的理論和經濟價值。
結題摘要
爆炸式的信息增長對存儲系統的容量和性能提出了更高的需求。本項目圍繞著混合式磁碟陣列的結構、性能、容量、能耗等核心關鍵問題，從瓦記錄磁碟、磁碟陣列和混合式磁碟陣列三個不同層次的關鍵技術展開研究。 在瓦記錄磁碟研究方面，針對瓦記錄磁碟特點，提出了新的“ 區-段-塊-扇區”瓦記錄磁碟四級編址方式，並設計實現了一種新的瓦記錄轉換層SSTL，比基本方案性能提高了2.1-8.4倍；提出了一種條帶長度動態可變的磁碟陣列技術DVS-RAID，大大減少了瓦記錄磁碟對磁碟陣列性能的影響；綜合瓦記錄磁碟和鍵值存儲系統的特點，提出了減少寫放大的輕量級日誌合併樹算法、減少空間管理開銷的動態磁碟分區技術、減少垃圾回收開銷的齒輪式數據合併算法等技術，能夠將鍵值存儲系統的隨機寫性能提高4-9倍。 在磁碟陣列關鍵技術研究方面，提出了精簡模式的磁碟陣列技術ThinRAID，在保證性能的前提下，平均節省15%-27％的能量；提出了一種採用混合式條帶分布的快速陣列擴容技術H-Scale，可明顯地減少擴容帶來的數據遷移，比傳統擴容方法縮短了50%的擴容時間，同時前端性能平均提高了20%以上；提出了基於RAID條帶分配的檔案系統數據組織方法RAFS，對比EXT4和F2FS檔案系統，RAFS能夠提高10%-76%讀寫頻寬。 在混合式磁碟陣列關鍵技術研究方面，提出了一種利用SSD快取保留區中無效數據來最佳化RAID寫性能的延遲擦除技術以及利用RAID空閒空間構建異構副本方式的虛擬SSD技術，然後基於延遲擦除和虛擬SSD兩種技術，設計了一個RAID快取系統DEFT-Cache，DEFT-Cache可以提升26.81%到56.26%的系統性能，而且具有非常高的可靠性和性價比。針對新能源供應與負載的不匹配問題，提出了適應新能源波動的SSD快取技術，採用SSD快取技術可以保證存儲系統的線上服務質量，後台可以動態調度高能耗的離線存儲任務以匹配新能源的供應，採用該技術能夠提高56%的能效比。 上述研究的技術，為混合式瓦記錄磁碟陣列系統的結構、理論和實現技術奠定了堅實的基礎。 在本項目資助下，發表和錄用了28篇論文，其中CCF推薦的AB類論文21篇；申請13項專利，軟著4項。
