閃存和固態(tài)硬盤近年來受到了學術界和工業(yè)界的高度關注。閃存是一種電信號驅(qū)動的固態(tài)存儲介質(zhì),具有高性能、低能耗、小巧輕便等特點,它已經(jīng)被廣泛應用于嵌入式系統(tǒng)和移動設備中。隨著閃存存儲密度不斷提高,基于閃存的固態(tài)硬盤（Solid State Drive, SSD）逐漸普及。作為電子設備,固態(tài)硬盤突破了傳統(tǒng)磁盤的機械限制,具有高速讀,低噪聲、低功耗等優(yōu)點,它的性能可以縮小存儲設備和計算設備的性能差距,有利于解決計算機系統(tǒng)的性能瓶頸。因此,固態(tài)硬盤成為一種重要的二級存儲設備,在個人PC和企業(yè)級存儲應用中得到廣泛歡迎。但是,固態(tài)硬盤也繼承了閃存的缺點,包括讀寫不對稱性、擦除磨損等,而且現(xiàn)階段的軟件系統(tǒng)都是針對磁盤設計的,不能完全發(fā)揮固態(tài)硬盤的性能優(yōu)勢,高昂的存儲價格也進一步阻礙了固態(tài)硬盤的普及。這些因素導致現(xiàn)階段固態(tài)硬盤無法完全取代磁盤,固態(tài)硬盤和磁盤共存才是未來存儲系統(tǒng)發(fā)展的趨勢,因此,混合存儲技術的研究課題引起了學術界的關注�；诠虘B(tài)硬盤和磁盤兩種不同介質(zhì)存儲設備的混合存儲技術是一個全新的研究課題。針對這一背景,本論文對混合存儲和閃存索引技術領域的已有研究成果進行總結(jié),分析了該領域研究的關鍵問... 

【文章來源】：中國科學技術大學安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：157 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
目錄
圖目錄
表目錄
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 研究背景
    1.3 閃存、磁盤和固態(tài)硬盤
        1.3.1 閃存芯片的特點
        1.3.2 認識固態(tài)硬盤
        1.3.3 固態(tài)硬盤和磁盤
    1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.4.1 固態(tài)硬盤上的數(shù)據(jù)管理技術
        1.4.2 基于磁盤和固態(tài)硬盤的混合存儲
        1.4.3 面向閃存設備的索引技術
    1.5 本文的工作
        1.5.1 研究意義
        1.5.2 研究內(nèi)容
    1.6 本文的組織結(jié)構
        1.6.1 內(nèi)容組織
        1.6.2 文獻綜述
第2章 磁盤和固態(tài)硬盤同級的時間敏感的混合存儲模型
    2.1 引言
    2.2 相關工作
    2.3 混合存儲模型架構
    2.4 頁面熱度狀態(tài)轉(zhuǎn)換模塊
        2.4.1 頁面訪問熱度的定義
        2.4.2 頁面訪問熱度分析
    2.5 頁面定位傾向和衰減
    2.6 完整的混合存儲模型
    2.7 實驗設計及分析
        2.7.1 實驗環(huán)境和實驗設計
        2.7.2 實驗評估
        2.7.3 性價比分析
        2.7.4 “warm”對混合模型的作用
    2.8 本章小結(jié)
第3章 基于磁盤寫緩沖的混合存儲模型
    3.1 引言
    3.2 相關工作
    3.3 磁盤寫緩存模型HB-Storage架構
    3.4 HB-Storage的關鍵技術
        3.4.1 熱度計算模塊HeatCalculate
        3.4.2 讀寫傾向計算模塊RWTend
        3.4.3 塊級write back機制
        3.4.4 HB-Storage的操作方案
    3.5 實驗設計及分析
        3.5.1 實驗環(huán)境和實驗設計
        3.5.2 實驗結(jié)果和分析
    3.6 本章小結(jié)
第4章 固態(tài)硬盤作緩存的混合存儲索引技術HybridB
    4.1 引言
    4.2 相關工作
    4.3 B+樹的性能分析
    4.4 HybridB算法設計
        4.4.1 HybridB的總體結(jié)構
        4.4.2 Huge Leaf結(jié)構的葉子節(jié)點
        4.4.3 葉子節(jié)點的leaf-leaf結(jié)構
        4.4.4 葉子節(jié)點的leaf-log結(jié)構
        4.4.5 同步和遷移
    4.5 HybridB的主要操作
        4.5.1 HybridB訪問操作
        4.5.2 HybridB的結(jié)構操作
    4.6 HybridB的性能分析
    4.7 實驗設計及分析
        4.7.1 實驗環(huán)境和實驗設計
        4.7.2 實驗結(jié)果和分析
    4.8 本章小結(jié)
第5章 BloomTree：基于Bloom Filter的面向閃存設備的B+樹索引
    5.1 引言
    5.2 相關工作
    5.3 B+樹和溢出節(jié)點
        5.3.1 B+樹的讀寫分析
        5.3.2 溢出節(jié)點機制的優(yōu)缺點
    5.4 BloomTree的總體設計
        5.4.1 BloomTree葉子節(jié)點類型
        5.4.2 BloomTree葉子節(jié)點的轉(zhuǎn)變和訪問
        5.4.3 BF-leaf中的節(jié)點狀態(tài)
        5.4.4 active選擇機制
    5.5 BloomTree的關鍵技術
        5.5.1 Bloom Filter簡介
        5.5.2 基于Bloom Filter的BF-leaf結(jié)構
        5.5.3 OF-leaf轉(zhuǎn)換為BF-leaf以及Bloom Filter的建立
        5.5.4 BloomTree的刪除操作和Bloom Filter的重建
        5.5.5 葉子的分裂操作
    5.6 BloomTree的主要操作
        5.6.1 Search操作
        5.6.2 Insert操作
        5.6.3 Update操作
    5.7 BloomTree的性能分析
        5.7.1 BloomFilter的分裂代價
        5.7.2 BloomTree的查詢性能
        5.7.3 Bloom Filter的作用
    5.8 實驗設計及分析
        5.8.1 實驗環(huán)境和設計
        5.8.2 實驗結(jié)果和分析
    5.9 本章小結(jié)
第6章 閃存/混合存儲研究實驗平臺設計
    6.1 引言
    6.2 FEP：閃存數(shù)據(jù)管理實驗平臺
        6.2.1 研究意義
        6.2.2 FEP體系結(jié)構
        6.2.3 基于FEP的閃存算法驗證
        6.2.4 FEP運行方式
    6.3 SH-Sim：混合存儲研究仿真實驗平臺
        6.3.1 研究意義
        6.3.2 設計方案概述
        6.3.3 Flash Model設計
        6.3.4 混合存儲管理模塊
        6.3.5 實驗驗證和分析
    6.4 本章小結(jié)
第7章 結(jié)束語
    7.1 本文的主要工作
    7.2 本文的主要貢獻和創(chuàng)新點
    7.3 下一步的研究工作
參考文獻
致謝
在讀期間發(fā)表的學術論文
在讀期間參加的科研項目


【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種時間敏感的SSD和HDD高效混合存儲模型[J]. 楊濮源,金培權,岳麗華.  計算機學報. 2012(11)
[2]PostgreSQL閃存緩沖區(qū)置換算法擴展與性能驗證[J]. 陳愷萌,盧科,岳麗華.  計算機科學與探索. 2012(10)
[3]閃存數(shù)據(jù)庫研究進展及發(fā)展趨勢[J]. 孟小峰,金培權,曹巍,岳麗華.  中國科學基金. 2012(03)
[4]Sub-Join:面向閃存數(shù)據(jù)庫的查詢優(yōu)化算法[J]. 梁智超,周大,孟小峰.  計算機科學與探索. 2010(05)



本文編號：3514610