面向多用戶的SSD緩存算法設計與實現(xiàn).pdf

1、近年來，虛擬化應用場景日益增多，多用戶擁有獨立邏輯空間、共享后臺資源，隨著CPU計算資源和網(wǎng)絡帶寬資源大幅提升，存儲資源逐漸成為性能瓶頸。固態(tài)盤(SSD)具有高性能、低能耗的優(yōu)勢，存儲系統(tǒng)使用SSD作cache，可以提高存儲性能。這種混合存儲系統(tǒng)，逐漸成為存儲領域的研究熱點。
　　使用SSD并配合少量RAM作磁盤緩存層，構建緩存存儲系統(tǒng)。面對多用戶應用場景和系統(tǒng)加速需求，將緩存層邏輯上分為順序區(qū)和隨機區(qū)，系統(tǒng)相應地包含順序識別模塊

2、和隨機熱點識別模塊。順序區(qū)主要由 RAM構成，順序識別模塊用于識別多用戶環(huán)境下發(fā)生隨機化的順序請求，并將預取數(shù)據(jù)存儲到順序區(qū)，從而降低順序請求在磁盤中發(fā)生隨機化而帶來的性能損失。隨機區(qū)主要由RAM和SSD共同構成，并在RAM和SSD中分別劃分讀區(qū)和寫區(qū)。在隨機熱點識別模塊中，定義和用戶優(yōu)先級相關的數(shù)據(jù)塊熱度值，優(yōu)先滿足高優(yōu)先級用戶的數(shù)據(jù)緩存需求，并根據(jù)塊的熱度值和讀寫屬性，識別出隨機熱點/次熱點的讀/寫數(shù)據(jù)，根據(jù)策略緩存到RAM/SSD

3、的讀區(qū)/寫區(qū)；讀/寫區(qū)比例根據(jù)選取的讀/寫區(qū)熱度閾值的差值，進行動態(tài)調(diào)整，這樣在加速經(jīng)常訪問數(shù)據(jù)的同時，適度控制了SSD的寫操作次數(shù)。順序識別模塊和隨機熱點識別模塊構成上下層關系，通過順序識別模塊的過濾以及隨機熱點識別模塊內(nèi)部的過濾作用，減少了熱度統(tǒng)計的元數(shù)據(jù)量。
　　根據(jù)設計方案，對系統(tǒng)做了實現(xiàn)和測試。測試表明本文能夠識別來自多用戶的順序請求，小塊請求下可以有數(shù)倍的提升，大塊請求下也能有10~20％的加速作用。對隨機請求的處理，