基于閃存的混合存儲(chǔ)系統(tǒng)緩存算法研究.pdf

1、隨著基于閃存的固態(tài)盤技術(shù)的不斷發(fā)展，當(dāng)前被廣泛應(yīng)用于混合存儲(chǔ)系統(tǒng)中。它具有隨機(jī)讀寫性能高，能耗低，噪聲小的優(yōu)點(diǎn)，但相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)械磁盤，容量小，價(jià)格貴，受擦寫次數(shù)的限制。因此，工業(yè)上一般通過(guò)磁盤存儲(chǔ)擴(kuò)展或緩存模式將其應(yīng)用到混合存儲(chǔ)系統(tǒng)中。
　　綜合考慮固態(tài)盤和磁盤性能，通過(guò)負(fù)載特性分析，提出了一種基于區(qū)域熱度的緩存替換算法（RAC）以改善基于閃存緩存的混合存儲(chǔ)系統(tǒng)性能，熱度計(jì)算是以區(qū)域（一段連續(xù)的磁盤塊）為單位而不是一個(gè)磁盤塊，區(qū)域

2、熱度決定著是否緩存替換。相比傳統(tǒng)緩存算法，RAC算法更適合應(yīng)用于基于固態(tài)盤的磁盤緩存出于以下幾個(gè)方面考慮。首先，固態(tài)盤作為二級(jí)緩存相對(duì)于一級(jí)緩存（內(nèi)存），具有較弱的時(shí)間局部性。其次，對(duì)后端磁盤的存取存在交叉訪問(wèn)。再次，負(fù)載對(duì)底層存儲(chǔ)設(shè)備的讀寫請(qǐng)求具有高度的空間局部性并且在各個(gè)時(shí)間段頻繁訪問(wèn)的熱數(shù)據(jù)區(qū)域較穩(wěn)定。另外，傳統(tǒng)緩存算法熱點(diǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)一般是基于磁盤塊的訪問(wèn)頻率，這就需要很長(zhǎng)時(shí)間計(jì)算熱度，在熱度計(jì)算過(guò)程中可能會(huì)引起熱點(diǎn)數(shù)據(jù)之間或冷熱

3、數(shù)據(jù)之間的頻繁替換，不僅會(huì)使性能惡化，還造成對(duì)固態(tài)盤大量的寫。RAC不僅可以充分利用訪問(wèn)的空間局部性以及順序讀寫特性，還能加速熱度計(jì)算過(guò)程，從而提高緩存命中率，減少固態(tài)盤上不必要的替換，進(jìn)而延長(zhǎng)了固態(tài)盤的使用壽命。
　　RAC算法首先在緩存模擬器Cachesim上實(shí)現(xiàn)，通過(guò)大量負(fù)載模擬進(jìn)行了評(píng)估，然后利用閃存緩存Flashcache模塊實(shí)現(xiàn)了基于RAC的混合存儲(chǔ)系統(tǒng)，并做了系統(tǒng)測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，相比基于傳統(tǒng)緩存算法的存儲(chǔ)系統(tǒng)，吞