網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)預(yù)取協(xié)調(diào)優(yōu)化研究.pdf

1、隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展及云計(jì)算概念的提出，用戶對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能及安全性等方面都提出了更高的要求，云存儲(chǔ)也成為目前各存儲(chǔ)廠商進(jìn)軍的領(lǐng)域之一。為了提高存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能，存儲(chǔ)系統(tǒng)提供商分別在存儲(chǔ)客戶端和存儲(chǔ)服務(wù)器端增加了大容量的內(nèi)存（main-memory buffers）空間作為緩存（caching）使用。然而，隨著硬件的升級(jí)和緩存空間的不斷增加，系統(tǒng)表現(xiàn)出來(lái)的性能卻未隨之提高，有時(shí)甚至出現(xiàn)下降的情況。研究表明，有兩個(gè)原因限制了這種層次緩存有

2、效性的發(fā)揮：第一，隨著緩存能力的增加，存儲(chǔ)客戶端的命中率不斷提高，致使到達(dá)存儲(chǔ)服務(wù)器端請(qǐng)求的時(shí)間和空間局部性較差，從而導(dǎo)致基于局部性的算法如LRU等對(duì)緩存的利用率降低。第二，大量數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)客戶端和服務(wù)器端冗余存儲(chǔ)，使整個(gè)系統(tǒng)表現(xiàn)出來(lái)的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到系統(tǒng)中層次緩存的總和應(yīng)該達(dá)到的性能。因此，如何才能更有效的利用緩存空間成為目前最為廣泛研究的問(wèn)題。
　　 本文針對(duì)當(dāng)前存儲(chǔ)系統(tǒng)的研究現(xiàn)況分析發(fā)現(xiàn)，目前存儲(chǔ)系統(tǒng)多是直接應(yīng)用單級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)

3、中的預(yù)取算法，這些算法直接應(yīng)用于多級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)將帶來(lái)很多局限，如太過(guò)保守的預(yù)取算法不能有效的利用底層的緩存空間，而太過(guò)積極的預(yù)取算法又有可能穿越多層，產(chǎn)生大量的冗余數(shù)據(jù)，從而浪費(fèi)了存儲(chǔ)空間等。預(yù)取協(xié)調(diào)算法在不改變?cè)蓄A(yù)取算法的基礎(chǔ)上，只通過(guò)分析當(dāng)前數(shù)據(jù)流的請(qǐng)求方式和Cache的狀態(tài)來(lái)調(diào)整預(yù)取算法的積極性以提高Cache的利用率。本文通過(guò)對(duì)當(dāng)前的預(yù)取協(xié)調(diào)方法進(jìn)行詳細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)其存在兩個(gè)問(wèn)題：第一，對(duì)于隨機(jī)請(qǐng)求的影響較小，不能明顯提高服務(wù)器端

4、的利用率。第二，只能用在同構(gòu)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，即在客戶和服務(wù)器端使用相同的預(yù)取算法。
　　 針對(duì)預(yù)取協(xié)調(diào)算法存在的兩個(gè)缺陷，本文提出了相應(yīng)的改進(jìn)方案，不僅提高了其在隨機(jī)請(qǐng)求下的效率，還可將其應(yīng)用在異構(gòu)的存儲(chǔ)系統(tǒng)架構(gòu)當(dāng)中。為了對(duì)改進(jìn)后的預(yù)取協(xié)調(diào)算法進(jìn)行驗(yàn)證，本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)兩級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，分別使用不同的預(yù)取算法對(duì)改進(jìn)的預(yù)取協(xié)調(diào)算法進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改進(jìn)后的算法無(wú)論是對(duì)順序訪問(wèn)模式還是隨機(jī)訪問(wèn)模式，都能夠有效的提高存儲(chǔ)系