面向安全持久性内存的元数据协同管理方法

新型非易失存储器是下一代计算机内存最具潜力的候选之一.基于非易失存储器构建持久性内存系统面临着2方面挑战:保证数据安全性、优化写操作.为此,现有工作提出加密和完整性检测技术以保证安全性,同时提出选择重加密策略以优化写操作.这些技术在持久性内存中引入多种元数据,但尚无研究工作综合考虑各类元数据特性以实现高效管理.为解决此问题,提出一种面向安全持久性内存的元数据协同管理方法(coordinated metadata management for secure persistent memory,COTANA).COTANA将加密和选择重加密元数据整合在相同块中,以减少加解密时元数据访问开销.同时,COTANA将整合后的块作为叶子结点构建完整性检测树,并通过将消息鉴别码放置在纠错码芯片中避免额外访问延迟.此外,通过实验发现数据块中不同字节存在不同修改频率.在选择重加密时,COTANA采用动态数据分片策略,从现有的连续分片方法和针对修改频率规律设计的聚集分片方法中动态选择造成位翻转最少的方法.实验结果显示,与采用最新的元数据管理方法和选择重加密策略的系统相比,COTANA最多能提升13.7%的性能,并减少21.3%的位翻转.