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《国防科学技术大学》 2010年
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闪存存储系统中的RAID机制研究

杜溢墨  
【摘要】:数据密集型应用的日益增多对存储系统的性能、可靠性等提出了更高的要求,而以磁盘为主的外部存储设备很难再满足当前对存储系统的需求。闪存(Flash Memory)有体积小、功耗低、抗震性好以及读写性能优越等优势,随着其价格的逐步降低,容量的进一步增大,必将有着更为广泛的应用领域。利用RAID(Redundant Arrays of Inexpensive Disks)机制构建闪存存储系统可以在增大闪存存储系统容量,提高闪存存储系统性能的同时增强闪存存储系统的可靠性,为构建大规模、高性能、高可靠的存储系统提供了一种解决途径。 本文针对构建大规模、高性能、高可靠闪存存储系统的目标,研究了闪存存储系统中的RAID机制。本文的工作主要有以下几个方面:1.分析、比较了基于闪存的RAID系统的两种主要构建模式,确定了采用在闪存芯片级构建RAID系统的方式;2.提出了YA-RAID策略,该策略在闪存芯片级构建RAID,采用层次化RAID结构,分布式的控制器设置,多粒度的损耗均衡管理。给出了该策略的详细设计过程和原型系统实现策略;3.提出了适于闪存存储系统的理论分析模型,给出了衡量闪存存储系统的性能、可靠性、成本等三个方面的指标,并对包括YA-RAID在内的多种不同RAID策略的性能、可靠性和成本进行了分析;4.为了对设计的策略进行实验测试,本文设计并实现了一个可定制模块化的闪存模拟器,该模拟器将一个完整的闪存转换层设计实现在由文件系统模拟的闪存芯片阵列上,然后测试了该模拟器的正确性并给出了几个基于该模拟器的应用实例;5.基于模拟器定制了带有包括YA-RAID在内的各种不同RAID策略的模拟器,然后进行了实验测试,结果表明在大规模闪存存储系统中,相比其他RAID策略,YA-RAID策略在保证损耗均衡的基础上有大约30%的性能提升。
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP333

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