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.

APMSS:一种具有非对称接口的固态存储系统

固态存储系统是解决计算机系统存储墙问题的重要手段,但当前所常用的基于数据块访问方式有很大的局限,存在写放大和无法利用内部存储器件支持字节读写特性等问题,严重影响了固态存储系统的I?O性能和使用寿命.设计了具有非对称接口的固态存储系统(APMSS).在分解文件系统层所提交访问请求的基础上,针对读操作的特性,设计了基于块的读机制,避免改变读粒度增加I?O软件栈开销,并能发挥读缓存的作用;设计了最小化直接写机制,包含通用块层的多粒度固态存储系统映射算法和驱动层的动态粒度写算法,仅将实际需写入数据和位置等信息发送给固态存储系统,提高固态存储系统的写性能,并减少对固态存储系统使用寿命的影响.在开源的块接口固态存储系统PMBD的基础上实现了APMSS的原型,使用存储系统的通用测试工具Fio和Filebench进行测试,结果表明APMSS上的Ext4相比PMBD上的Ext2和Ext4能提高9.6%～29.8%的写性能.

高密度磁记录技术研究综述

大数据时代对大容量磁盘的需求日益增长,而在对现有的磁盘不进行较大改动的前提下,叠瓦式磁记录技术SMR是提高磁盘存储容量的最佳选择.近年来,兴起了一种新的磁记录技术——交错式磁记录技术IMR,它可以获得比SMR更高的存储密度和随机写性能.首先介绍了SMR磁盘的内部叠瓦式结构以及由此带来的数据写放大问题,并对缓解数据写放大问题的数据管理方式、性能特性评测以及基于SMR的上层应用系统方面的研究进展进行了概述;然后对新兴的IMR磁盘内部结构及其数据写放大问题进行了介绍,并对其将来的研究方向做了一定的分析和展望;最后对SMR磁盘和IMR磁盘在存储密度、数据写性能等方面进行了比较分析.当前有很多基于SMR磁盘的上层应用系统,这表明SMR磁盘可以高效地替代传统磁盘来构建大型的存储系统,而IMR磁盘的优势也将使其未来的发展前景可期.

CH378主机方式USB存储设备写入速度提升方法研究

CH378接口芯片完成对USB存储设备的读写操作,实现大容量数据的便携存储。系统采用MCU控制CH378接口芯片来完成对USB存储设备的读写操作。并对CH378主机方式USB存储设备的写入速度方案进行比较,从而设计一种新的方案对CH378主机方式USB存储设备写入速度有较大程度的提升,经过测试验证,USB存储设备的写入平均速度达517.9kbyte/s,对同类开发具有很好的参考意义,可以方便地集成于各种测试系统。

FM25L256在配网监测系统中的应用

为了匹配存储系统和数据采集的速度,克服Flash擦除次数引起的使用寿命问题,并防止数据查询困难,介绍了支持SPI接口的铁电存储芯片FM25L256,它具有高速读写、低功耗、掉电数据保存的特点,提出了一种在配网监测系统数据存储系统的设计,给出了它与单片机C8051F340的硬件及软件设计。并根据数据变更的频率,采用了以FM25L256暂存监测系统中快速变化的秒、分钟数据,M25P80存储较慢的日统计和月统计文件数据,在FM25L256内建立索引表的方案。数据存储速度由1.55 kHz提高到可达6 MHz,Flash使用寿命延长与配网检测仪持平,查询时间减少到0.11%。