面向非易失存儲器的一站式存儲訪問模型及技術研究

《面向非易失存儲器的一站式存儲訪問模型及技術研究》是依託華中科技大學，由陳儉喜擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：面向非易失存儲器的一站式存儲訪問模型及技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：陳儉喜
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

新型非易失性存儲器因其既具有接近記憶體的讀寫性能又具有類似磁碟的持久存儲特性而被視為解決存儲牆問題的一大利器，但傳統的基於慢速磁碟和基於非持久化記憶體的存儲訪問、管理模式均不適合新型非易失性存儲器。前者存儲訪問路徑過於冗長，軟體開銷巨大，後者不支持存儲持久化，而且不易禁止當前非易失性存儲器的某些缺陷。本項目針對新型非易失性存儲器，研究構建面向新型非易失性存儲器的基於對象的一站式存儲訪問模型與技術。項目採用基於對象的存儲訪問與管理接口，實現存儲訪問與存儲管理路徑分離；通過軟硬體結合的方式實現對非易失性存儲器一站式存儲訪問；並通過對象存儲接口禁止非易失性存儲器的缺陷，在對象內部實現諸如磨損均衡、讀寫不對稱禁止、並行調度等基於硬體的最佳化策略。這些方法和技術可縮短存儲路徑，同時掩蓋了非易失性存儲器的缺陷，充分發揮其性能優勢，實現對其快速高效地存儲訪問，以期打破存儲牆，釋放系統潛能

結題摘要

新型非易失存儲器具有良好的特性，其技術的進步與推廣套用為解決計算機系統“存儲牆”問題提供了良好的機遇。但傳統的基於磁碟的存儲I/O棧制約了其性能發揮，因此，本項目以研究面向非易失存儲器的訪問模型和路徑最佳化為主要目標，分別在存儲I/O路徑最佳化、面向非易失存儲器的檔案系統、日誌管理、一致性保障以及面向存儲設備的讀寫最佳化與磨損均衡等方面展開研究並取得進展。（1）分析了傳統存儲I/O路徑並設計實現了不同類型的數據採用不同路徑的路徑分離策略改善系統I/O訪問性能，最高可達20%；（2）提出了一種基於非易失記憶體的輕量級存儲架構，精簡NVM訪問I/O路徑，基於該架構設計的檔案系統性能得到明顯改善，與其他NVM檔案系統相比性能最高提高25%；（3）設計了基於軟體定義的NVM+NAND Flash融合存儲系統，充分發揮各種非易失存儲設備的優勢；（4）提出了一種高效的基於非易失記憶體的檔案系統日誌方法NJS和基於非易失記憶體的寫高效和一致性哈希方法，在不明顯影響讀寫性能的同時保障NVM存儲數據一致性；（5）提出了面向PCM存儲器的寫最佳化方法和磨損均衡方法，提高存儲器的讀寫性能30%~60%，PCM的使用壽命可延長3倍。本項目發表相關論文22篇，其中SCI收錄論文9篇；獲得授權專利4項，軟體著作著作權1項，申請專利5項；參加學術會議10餘次，其中國際會議6次並在會上做口頭報告；培養博士2名，碩士10名。研究成果為設計大規模使用NVM的計算機系統提供理論與技術支持，相關成果正在推廣套用，具有一定的學術價值和套用前景。