一种日志结构块存储系统一致性模型

随着物理设备容量增大,日志结构块存储系统一致性模型及异常恢复的时间和空间复杂度都在增加。一致性状态作用域大小与异常恢复复杂度成反比,与写请求冲突概率成正比。首先,提出单一一致性状态定义(CTS),降低异常恢复复杂度。其次,分析一致性状态生成的充要条件和开销,引入WSL链表设计一致性状态生成算法;在一致性状态生成算法的基础上,本文提出多WMT元数据管理结构MCT,将一致性状态生成与用户写请求冲突降低至链表结点级别。最后,以一致性模型为基础设计异常恢复算法,并设计实现日志结构块存储系统SCB。实验表明,相对于ASD系统,SCB系统吞吐率提升135.59%,99.90%尾延迟降低42.89%,fileserver负载性能提升25.00%,异常恢复时间为ASD的1/23。相对于dm-thin系统,SCB系统吞吐率提升225.72%,varmail负载性能提升46.67%。

一种基于分离逻辑的块云存储系统验证工具

云存储技术目前被广泛应用于人们的生产与生活中.验证云存储系统中管理程序的正确性,能够有效地提高整个系统的可靠性.块云存储系统(CBS)具有最接近底层的存储架构.运用交互式定理证明器Coq,实现了一种辅助验证工具,用于分析和验证CBS中管理程序的正确性.基于分离逻辑的思想,对工具中证明系统的实现主要包括:首先,将CBS抽象为两层堆结构,定义建模语言形式化表示CBS的状态和管理程序;其次,定义描述CBS状态性质的堆谓词,并说明堆谓词间的逻辑关系;最后,定义描述程序行为的CBS分离逻辑三元组,以及制定验证三元组所需的推理规则.此外,还引入了几个证明实例,以此展示工具对实际CBS管理程序表示和推理的能力.

基于RaptorQ码的网络资源安全云存储结构设计

随着云计算在数据存储中的应用越来越广泛,如何保证数据服务的可靠性,即数据的正确性和可用性变得非常重要。本文提出了一种基于RaptorQ码的块级云存储(Block-level Cloud Storage,BLCS)体系结构,该体系结构能够在云数据存储系统中提供足够的信息访问和传输性能,数据可用性,完整性和机密性。性能分析和实验结果表明,我们提出的基于RaptorQ码的存储结构能够在数据检索中实现较低的存储,计算和通信开销,但具有较高的扇区可用性,数据保密性和数据完整性。

一种wandering B+tree问题解决方法

为了应对磁盘和固态硬盘随机写和顺序写性能差异较大的问题,文件系统和块存储系统通常采用日志结构(log-structured)技术将随机写转换为顺序写.因此,对于日志结构存储系统数据和元数据的修改都以异地写的方式执行.在日志结构存储系统中,B+tree常被用于管理元数据,这就会导致wandering B+tree问题,即树结点异地更新会导致树结构递归更新.目前,现有工作主要通过分离树结点的逻辑索引和物理地址,并使用额外的数据结构和物理设备空间存放树结点逻辑索引和物理地址的映射,从而避免递归更新树结构.但现有方法既引入额外空间开销,又存在额外物理设备空间非顺序写的问题.提出IBT B+tree,将树结点逻辑索引和物理地址均存放在树结构中.同时,基于IBT B+tree结构引入dirty链表设计,并提出了非递归更新的IBT B+tree下刷算法.IBT B+tree既解决了wandering B+tree问题,又不引入额外的数据结构和物理设备空间,消除了固定物理设备空间的非顺序写.分别实现IBT B+tree和基于F2FS中NAT设计的B+tree,在此基础上设计实现Monty-Dev块存储系统以评价2棵B+tree.实验表明,在HDD和SSD介质上,IBT B+tree在写放大和下刷效率方面均优于NAT B+tree.