發(fā)布時間：2024-04-13 21:47

　　近年來,新出現(xiàn)的非易失性內(nèi)存(Non-Volatile Memory,簡稱NVM)是一種高性能的存儲設(shè)備,其具有可字節(jié)尋址、納秒級別的讀寫延遲、掉電不丟失數(shù)據(jù)等優(yōu)點(diǎn)。學(xué)術(shù)界針對這種新型的存儲介質(zhì)做了許多富有創(chuàng)新型的工作,設(shè)計了許多新型的文件系統(tǒng)。但是這些文件系統(tǒng)大多都是傳統(tǒng)的單節(jié)點(diǎn)文件系統(tǒng),單節(jié)點(diǎn)文件系統(tǒng)由于存儲插槽的天然限制,其存儲容量非常有限并且難以擴(kuò)展存儲容量,不適應(yīng)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用。針對這種高性能存儲介質(zhì),如何快速擴(kuò)展存儲容量而又不會較大地?fù)p失其讀寫性能,是一個值得思考的問題。本文設(shè)計了一種基于RDMA技術(shù)的多節(jié)點(diǎn)非易失性內(nèi)存文件系統(tǒng)(RDMA Memory File System,簡稱RMFS)。RMFS可以通過網(wǎng)絡(luò)動態(tài)靈活地快速擴(kuò)展NVM存儲節(jié)點(diǎn),并通過RDMA技術(shù)實現(xiàn)高速的文件數(shù)據(jù)讀寫。為此,本文進(jìn)行了如下的研究:(1)靈活快速擴(kuò)展的存儲架構(gòu)設(shè)計。RMFS文件系統(tǒng)采用主從結(jié)構(gòu),Master節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)對文件系統(tǒng)的元數(shù)據(jù)以及對Slave節(jié)點(diǎn)進(jìn)行管理,而Slave節(jié)點(diǎn)則負(fù)責(zé)提供文件數(shù)據(jù)存儲空間。Slave節(jié)點(diǎn)可以通過向Master節(jié)點(diǎn)注冊的方式加入到RMFS文件系統(tǒng),實現(xiàn)靈活快速擴(kuò)展...

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖2.1Linux操作系統(tǒng)頁表結(jié)構(gòu)

大學(xué)碩士學(xué)位論文2研究背2研究背景知識虛擬地址空間與頁表為了便于高效的管理和使用有效的物理內(nèi)存，并給用戶編程提供統(tǒng)一的視圖，Linux操作系統(tǒng)設(shè)計并采用了虛擬內(nèi)存管理技術(shù)[32]。通過虛擬內(nèi)存，Linux操作系統(tǒng)對運(yùn)行在系統(tǒng)上的進(jìn)程提供統(tǒng)一內(nèi)存地址空間抽象即連地址空間....

圖2.2RDMA數(shù)據(jù)傳輸過程

移到頁表進(jìn)行五次查找定位到真實的物理地址，這一過程由CPU中集成的MMU硬件來完成。因此，CPU訪問虛擬地址時會首先通過MMU硬件翻譯成物理內(nèi)存地址，然后通過物理地址來訪問內(nèi)存。2.2RDMA技術(shù)簡介RDMA是一種新型的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，相比傳統(tǒng)的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，....

圖2.3TCP/IP數(shù)據(jù)傳輸過程

面臨著復(fù)雜的協(xié)議處理過程、多次的內(nèi)存拷貝以及處理延時大等問題。RDMA技術(shù)就是在這樣的背景下誕生，RDMA具有零拷貝、內(nèi)核旁路以及CPU負(fù)荷小的優(yōu)點(diǎn)[33,34]。①零拷貝圖2.2RDMA數(shù)據(jù)傳輸過程Figure2.2RDMAdatatransmission....

圖2.4RDMA網(wǎng)卡DMA控制器工作機(jī)制Figure2.4RDMAnetworkcardDMAcontrollerworkingmechanism

協(xié)議的緩沖中，最后拷貝到用戶態(tài)緩沖中。可以發(fā)現(xiàn)整個TCP/IP協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸過程中，發(fā)送端和接受端都有一次內(nèi)核數(shù)據(jù)拷貝的過程。而在RDMA的數(shù)據(jù)傳輸中，網(wǎng)卡DMA控制器直接從用戶的數(shù)據(jù)緩沖中讀取數(shù)據(jù)并發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中，接收方網(wǎng)卡接受到數(shù)據(jù)后由網(wǎng)卡DMA控制器直接將數(shù)據(jù)寫....

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