隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展,用戶對(duì)數(shù)據(jù)需求的不斷增加,這給網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展帶來了機(jī)遇,同時(shí)也使分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)面臨越來越多的挑戰(zhàn)。在眾多的挑戰(zhàn)中,如何提高存儲(chǔ)系統(tǒng)I/O性能和如何管理大規(guī)模復(fù)雜存儲(chǔ)系統(tǒng)是擺在很多公司企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)面前的兩大難題。一方面,代表用戶需求的熱點(diǎn)數(shù)據(jù),是解決存儲(chǔ)系統(tǒng)I/O性能難題的鑰匙,但是,當(dāng)前熱點(diǎn)數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)系統(tǒng)中并沒有得到最大限度地利用,也沒有全面而系統(tǒng)地分析,導(dǎo)致整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能并沒有得到最大程度地提升。另一方面,隨著存儲(chǔ)系統(tǒng)的日益復(fù)雜,傳統(tǒng)的人工管理方式已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)代存儲(chǔ)技術(shù)的要求,如何把用戶的需求傳達(dá)給存儲(chǔ)系統(tǒng),讓大規(guī)模存儲(chǔ)系統(tǒng)自適應(yīng)管理也成為一個(gè)重要的課題。 對(duì)象存儲(chǔ)和屬性管理技術(shù)的出現(xiàn)讓上述兩個(gè)難題有了解決的可能。在對(duì)象存儲(chǔ)系統(tǒng)中,對(duì)象代替?zhèn)鹘y(tǒng)意義的文件,擁有更豐富的語(yǔ)義內(nèi)容,能夠傳遞更多熱點(diǎn)數(shù)據(jù)的相關(guān)信息；結(jié)合屬性管理技術(shù),分析用戶的需求和數(shù)據(jù)訪問特征,提煉出與熱點(diǎn)數(shù)據(jù)相關(guān)的屬性,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行自適應(yīng)管理并提高系統(tǒng)的性能。 為此,本文首先提出了基于熱點(diǎn)數(shù)據(jù)系統(tǒng)級(jí)的解決方案——對(duì)實(shí)際應(yīng)用的熱點(diǎn)現(xiàn)象進(jìn)行分析,然后根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的熱點(diǎn)數(shù)據(jù)訪問特征,率先提出了對(duì)象存儲(chǔ)系統(tǒng)中熱點(diǎn)的定義和分類,結(jié)合T10 OSD-3標(biāo)準(zhǔn)建立熱點(diǎn)屬性頁(yè),并針對(duì)不同應(yīng)用和負(fù)載給出了基于熱點(diǎn)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)組織策略和服務(wù)質(zhì)量保證。 其次,針對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)中熱點(diǎn)預(yù)測(cè)及單級(jí)Cache中存在的問題,結(jié)合熱點(diǎn)數(shù)據(jù)的訪問特征和類Zipf定律,給出了一個(gè)全新的熱點(diǎn)預(yù)測(cè)方法——對(duì)象熱點(diǎn)預(yù)測(cè)模型OHPM。并根據(jù)階段性熱點(diǎn)的特點(diǎn),加入了訪問頻率增長(zhǎng)率來預(yù)測(cè)階段性熱點(diǎn)以作為其補(bǔ)充。根據(jù)兩種熱點(diǎn)對(duì)象截然不同的數(shù)據(jù)訪問特征,給出了基于熱點(diǎn)的單級(jí)Cache策略——采用雙Cache棧的方式并實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)管理。并對(duì)熱點(diǎn)命中率和時(shí)間粒度的參數(shù)問題進(jìn)行了討論。 再次,由于對(duì)象存儲(chǔ)系統(tǒng)中啟動(dòng)器和目標(biāo)器已然構(gòu)成多級(jí)Cache系統(tǒng),針對(duì)當(dāng)前多級(jí)Cache數(shù)據(jù)隱示中存在的普遍問題,提出了一個(gè)創(chuàng)新性的解決方案——基于K步數(shù)據(jù)隱示的多級(jí)Cache算法(Hint-K). Hint-K算法充分運(yùn)用了升級(jí)隱示和降級(jí)隱示的歷史信息,并可利用K步數(shù)據(jù)隱示值來簡(jiǎn)單判斷一個(gè)數(shù)據(jù)塊的活躍程度。并給出K在不同情況下Hint-K算法的實(shí)例分析。 最后設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了原型系統(tǒng)——熱點(diǎn)屬性管理的存儲(chǔ)系統(tǒng)HASS,通過實(shí)施基于熱點(diǎn)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)組織和服務(wù)質(zhì)量保證(HO)、對(duì)象熱點(diǎn)預(yù)測(cè)(HP)和單級(jí)Cache策略(HC),系統(tǒng)的性能提高了62%并降低了25%的I/O操作。在不同負(fù)載下的多級(jí)Cache仿真測(cè)試中,Hint-K實(shí)現(xiàn)了比其它多級(jí)Cache算法(如MQ、DEMOTE和PROMOTE算法)更加優(yōu)異的性能。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2010
【中圖分類】：TP333
【文章目錄】：
摘要
Abstract
目錄
1 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 對(duì)象存儲(chǔ)和屬性管理技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展
    1.3 單級(jí)Cache技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展
    1.4 多級(jí)Cache技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展
    1.5 存儲(chǔ)系統(tǒng)熱點(diǎn)數(shù)據(jù)的研究
    1.6 本文研究目的和主要內(nèi)容
    1.7 課題的來源
2 熱點(diǎn)數(shù)據(jù)的定義、分類和組織
    2.1 引言
    2.2 分布式流處理存儲(chǔ)系統(tǒng)中的熱點(diǎn)現(xiàn)象
    2.3 熱點(diǎn)的定義和分類
    2.4 熱點(diǎn)屬性頁(yè)和熱點(diǎn)屬性的封裝與傳遞
    2.5 基于熱點(diǎn)屬性的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)組織
    2.6 基于熱點(diǎn)對(duì)象的存儲(chǔ)服務(wù)質(zhì)量保證
    2.7 本章小結(jié)
3 對(duì)象熱點(diǎn)預(yù)測(cè)及單級(jí)熱點(diǎn)Cache策略
    3.1 引言
    3.2 對(duì)象熱點(diǎn)預(yù)測(cè)模型OHPM
    3.3 對(duì)象熱點(diǎn)預(yù)測(cè)模型的改進(jìn):階段性熱點(diǎn)的預(yù)測(cè)
    3.4 對(duì)象熱點(diǎn)預(yù)測(cè)算法
    3.5 基于對(duì)象熱點(diǎn)預(yù)測(cè)模型的熱點(diǎn)Cache策略
    3.6 兩個(gè)熱點(diǎn)棧的自適應(yīng)調(diào)整
    3.7 熱點(diǎn)命中率和時(shí)間粒度的討論
    3.8 本章小結(jié)
4 基于熱點(diǎn)的多級(jí)Cache算法:Hint-K
    4.1 引言
    4.2 Hint-K的設(shè)計(jì)
    4.3 Hint-K的相關(guān)理論
    4.4 Hint-K算法
    4.5 Hint-K實(shí)例:Hint-2和Hint-3
    4.6 本章小結(jié)
5 原型系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、仿真和實(shí)驗(yàn)
    5.1 熱點(diǎn)屬性管理的存儲(chǔ)系統(tǒng)HASS的設(shè)計(jì)
    5.2 系統(tǒng)級(jí)熱點(diǎn)解決方案在HASS中的應(yīng)用
    5.3 系統(tǒng)級(jí)熱點(diǎn)解決方案的實(shí)驗(yàn)與評(píng)估
    5.4 基于熱點(diǎn)的多級(jí)Cache算法的仿真結(jié)果與分析
    5.5 基于熱點(diǎn)的多級(jí)Cache算法的進(jìn)一步討論
    5.6 本章小結(jié)
6 全文總結(jié)
    6.1 總結(jié)
    6.2 未來工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄1 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文

【共引文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王恒娜;淺析訪問局部性原理在Cache存儲(chǔ)系統(tǒng)中的作用[J];安徽大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2005年01期

2 王一賓,韓承雙;計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)與軟件體系結(jié)構(gòu)[J];安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2005年01期

3 王恒娜;訪問局部性原理在Cache系統(tǒng)優(yōu)化及設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J];安徽師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2004年04期

4 李向華,張小芳,陸起涌;基于虛擬存儲(chǔ)的嵌入式存儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法[J];半導(dǎo)體技術(shù);2003年08期

5 張仙妮;Turbo C編寫中斷程序的方法[J];北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);2004年02期

6 易小琳;彭一凡;;基于Verilog HDL的流水線模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2007年10期

7 鄭麗萍;王獻(xiàn)榮;;淺談規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)的表示[J];重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年02期

8 吳麗征;基于網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡機(jī)制的研究及在分布式郵件系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);2003年04期

9 王恒娜;訪問局部性原理在Cache存儲(chǔ)系統(tǒng)中的作用[J];電腦學(xué)習(xí);2004年01期

10 倪蘊(yùn)濤;;微型計(jì)算機(jī)線性地址的不規(guī)則數(shù)據(jù)存取解析[J];大慶師范學(xué)院學(xué)報(bào);2007年05期

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2 黃海林;高可靠處理器體系結(jié)構(gòu)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（計(jì)算技術(shù)研究所）;2006年

3 羅益輝;海量對(duì)象存儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)據(jù)組織算法的研究[D];華中科技大學(xué);2006年

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1 邱軍;基于Linux平臺(tái)的實(shí)時(shí)視頻GUI設(shè)計(jì)與應(yīng)用[D];杭州電子科技大學(xué);2009年

2 肖利亞;YHFT-DSPX片內(nèi)存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

3 鐘俊杰;自適應(yīng)混合高斯背景建模算法的GPU并行優(yōu)化研究[D];華中科技大學(xué);2011年

4 楊曉剛;DSP中指令Cache的研究與設(shè)計(jì)[D];江南大學(xué);2012年

5 龔惠民;視頻解碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];浙江大學(xué);2002年

6 初忠;新型自動(dòng)化機(jī)艙實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究[D];大連海事大學(xué);2001年

7 王曉蕾;采用RSA算法的加密芯片設(shè)計(jì)[D];合肥工業(yè)大學(xué);2002年

8 林袁;實(shí)時(shí)視頻編解碼系統(tǒng)加速策略研究[D];浙江大學(xué);2003年

9 呂方;解決嵌入式操作系統(tǒng)移植問題的一個(gè)方案——通用硬件抽象層的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];四川大學(xué);2001年

10 許曉琳;基于深亞微米工藝的IP設(shè)計(jì)技術(shù)研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2003年

本文編號(hào)：2835487