相似性-局部性方法相关参数分析

大数据时代到来,备份数据量增大给存储空间带来新的挑战。重复数据删除技术在备份存储系统中正逐渐流行,但大量数据访问,造成了磁盘的很大负担。针对重复数据删除技术存在的块索引查询磁盘瓶颈问题,文中提出了文件相似性与数据流局部性结合方法改善磁盘I/O性能。该方法充分发挥了各自的优势,相似性优化了索引查找,可以检测到相同数据检测技术不能识别的重复数据;而数据局部性保留了数据流的序列,使得cache的命中率提高,减少磁盘访问次数。布鲁过滤器存储数据块索引可节省大量查询时间和空间开销。对于提出的解决方法所涉及的重要参数如块大小、段大小以及对误判率的影响做了深入分析。通过相关实验评估与性能分析,实验数据与结果为进一步系统性能优化问题提供了重要的数据依据。     

基于重复数据删除技术的雾存储数据去冗余方案

雾计算作为云中心在网络边缘的延伸,将不需要放在云端的数据直接进行存储和处理,从而可以快速响应底端设备的需求。为了解决现有方案中频繁的磁盘输入和输出(I/O),针对雾节点中存储数据的冗余问题,提出重复数据删除方案(DeFog)。利用红黑树的快速查找机制,在内存中构建数据指纹表,通过二次Hash获得索引表。固定时刻刷新内存中的指纹表保存在磁盘中,日志文件记录每次数据更新,这样在系统发生崩溃机器重启时,磁盘中的指纹表会与日志文件合并构建更新后的指纹表。通过在标准数据集中的实验与其他方案进行对比,证明了DeFog在查询效率上提高了54.1%,运行时间降低了42.1%。     

一种基于虚拟机的高效磁盘I/O特征分析方法

于磁盘系统的机械运动本质,磁盘系统I/O往往会成为计算机系统的性能瓶颈.为了有效地提高系统性能,收集和分析应用系统的磁盘I/O特征信息将成为性能优化工作的重要基础.与以往I/O特征分析方法不同,给出了一种基于Xen 3.0虚拟机系统的磁盘I/O特征在线分析方法.在虚拟机环境下,该磁盘I/O特征采集方法可以透明地应用于任意无须修改的操作系统.该方法可以高效地在线采集多种基本I/O特征数据,其中包括:磁盘I/O块大小、I/O延迟、I/O时间间隔、I/O空间局部性、时间局部性以及磁盘I/O操作热点分布.通过测试和分析,该在线I/O分析方法有着较小的系统开销,并且对应用系统I/O性能的影响很小.此外,还给出了在大文件拷贝、基于Filebench的filemirco和varmail等工作负载下的I/O特征分析结果.     

一种基于磁盘介质的网络存储系统缓存

随着计算规模越来越大,网络存储系统应用领域越来越广泛,对网络存储系统I/O性能要求也越来越高.在存储系统高负载的情况下,采用低速介质在客户机和网络存储系统的I/O路径上作为数据缓存也变得具有实际的意义.设计并实现了一种基于磁盘介质的存储系统块一级的缓存原型D-Cache.采用两级结构对磁盘缓存进行管理,并提出了相应的基于块一级的两级缓存管理算法.该管理算法有效地解决了因磁盘介质响应速度慢而带来的磁盘缓存管理难题,并通过位图的使用消除了磁盘缓存写Miss时的Copy on Write开销.原型系统的测试结果表明,在存储服务器高负载的情况下,缓存系统能够有效地提高系统的整体性能.     

面向QEMU的分布式块存储系统的设计与实现

计算系统虚拟化是当前的主流趋势,然而为虚拟机磁盘提供存储的现有后端系统常直接沿袭分布式文件系统的设计,导致一系列虚拟磁盘I/O场景下不必要的开销。提出的COMET系统,是一个面向QEMU的分布式块存储系统。它基于Proactor模式,针对虚拟磁盘I/O特性扬弃文件系统的语义并在数据读写与一致性等方面采用精简合理的设计,尽可能缩短I/O路径,在具备线性扩展能力、高可用性的同时,实现了写时复制的磁盘快照和写时复制的磁盘克隆等创新功能。测试数据表明,COMET在部分I/O场景下拥有足以媲关乃至超越成熟开源系统的性能。     

倒排文件页式存储方法

页是磁盘与内存进行数据交换的基本单位,它在操作系统、数据库管理系统以及倒排文件的数据组织中占据十分重要的地位。为减少倒排索引的磁盘 I/O 读写开销,提出了一种倒排文件按页存储的构建方法,实现了按页读写文件。该方法主要包括磁盘I/O层设计、页管理器设计以及堆文件管理器设计三个部分,实现了页大小可变的分块式数据文件管理,支持页内定长记录、变长记录的组装以及超长数据记录的跨页存储。经实验测试,结果表明该方法是行之有效的,可以将其应用到实际的垂直搜索引擎中。     

基于热度的Hadoop快速副本复制算法

在云存储中心, 由于节点失效带来的文件数据块副本丢失不仅会影响系统的可靠性, 还会影响文件的并发访问效率. 针对Hadoop中默认的副本复制方法存在的问题, 即副本复制过程某些节点数据传输过于集中, 负载不均衡, 磁盘I/O吞吐率低, 提出一种基于热度的快速副本复制算法. 该算法优先复制热度高的数据块, 合理选择数据块复制的源节点和目的节点. 仿真结果表明, 该算法平衡了系统的工作负载, 提高了磁盘I/O吞吐率, 显著降低用户请求平均响应时间.     

一个网络归档存储中实用的数据持有性检查方案

在网络归档存储中,数据持有性检查(DPC)用来在实际文件访问发生之前实时地检测远端服务器是否仍然完好地持有文件.提出一个实用的DPC方案.在一个挑战-应答协议中,检查者要求服务器计算文件中若干随机指定的数据块的一个Hash值,并和对应的校验块一起返回,以此判断文件的持有性.通过这种随机抽样校验的方法,在保证足够的置信度的同时降低了持有性检查的计算和通信开销.同时提出一个基于校验块循环队列的挑战更新机制,从而允许动态增加检查者可发起的有效挑战的次数.分析表明检查者端的存储开销和检查者和服务器间的通信开销均为常数量级.测试结果表明一次置信度为99.4%的持有性检查的计算开销为1.8ms,和磁盘I/O开销相比可以忽略不计;通过避免使用公钥密码系统,将文件预处理的计算开销降低了3个数量级.     

基于闪存的混合存储系统缓冲区管理算法

由于基于闪存的混合存储系统充分利用了闪存的高速随机读和磁盘的快速顺序写的特性,近年来已经成为了数据库管理系统的二级存储层的高效存储模式,但其I/O访问开销是一个继续提高存储性能的瓶颈.为了降低混合存储系统的I/O访问开销,提出了一种自适应缓冲区管理算法DLSB.该算法根据数据页的逻辑代价和物理代价进行自适应的数据域选择;并在选择的数据域中,比较闪存队列和磁盘队列容量的实际值与理想值来确定数据页的置换,达到了提高I/O访问效率的目的.实验结果表明,该算法有效且可行,显著降低了混合存储系统的I/O访问开销.     

Oracle基于磁盘竞争的解决方案

Oracle中磁盘竞争是影响I／O速度、降低系统性能的常见问题，可以通过分离顺序I/O、利用分片技术分散随机I／O；分别存储数据和索引、消除磁盘上的非Oracle的I／O操作、减少数据迁移和数据链接、减少碎片等方法有效地减少磁盘竞争．提高系统性能.