论文摘要
随着用户对数据访问需求的增长,传统的外部存储系统的结构以及磁盘的I/O延时限制了存储系统的性能。为了缓解系统的I/O瓶颈,一方面需要新的存储设备,另一方面需要新的存储结构。在存储设备方面,高性能存储设备固态盘(Solid State Disk,SSD)逐渐成为关注的热点。存储结构方面,对象存储具有传统存储结构难以比拟的优势。在这种背景下,本文对固态盘设备和对象存储进行了系统研究,设计了基于对象存储的固态盘存储加速系统。本文的研究工作主要包括以下几个方面:(1)研究了闪存型固态盘和DRAM型固态盘的基本原理、组成结构、存储特性和应用现状,分析对比了传统的磁盘和固态盘系统的性能;(2)研究了存储结构的演变,重点研究了对象存储的基本理论和基于对象存储的文件系统;(3)以Lustre文件系统为基础,针对不同存储设备的性能特性,利用对象粒度的灵活性以及对象存储接口丰富的功能特性,设计了可应用于基于对象存储的Lustre文件系统的固态盘存储加速系统,将对象迁移到不同的OST上,以提高系统性能;(4)研究了I/O访问模式特点、多专家系统原理及决策算法,分析了传统文件Cache的替换及预取策略。针对实际应用中I/O访问模式的多样性和变化性,设计了基于多专家决策的对象调度算法;(5)实现了基于多专家对象调度策略的对象Cache原型,集成了基于FIFO、LRU、LFU、MRU替换算法的替换专家模块,在不同类型的I/O负载下进行了测试,证明了多专家对象调度算法在各种负载下的性能均能接近或超过最优算法,具有较强的自适应性;(6)实现了混合型OST应用模型的原型系统,在随机I/O负载下分别对各种混合型OST的性能进行了分析比较。本文研究工作中一些设计思想和关键技术,对其它新型外部存储系统的研究具有参考价值。