中文题名: |
基于持久性内存的故障一致性保证机制研究 |
姓名: | |
学号: | 1049731721705 |
保密级别: | 公开 |
论文语种: | chi |
学科代码: | 085211 |
学科名称: | 工学 - 工程 - 计算机技术 |
学生类型: | 硕士 |
学位: | 工程硕士 |
学校: | 武汉理工大学 |
院系: | |
专业: | |
第一导师姓名: | |
第一导师院系: | |
完成日期: | 2021-03-31 |
答辩日期: | 2021-05-21 |
中文关键词: | |
中文摘要: |
大数据时代的到来和人工智能技术的快速发展,对数据存储性能、处理速度和能耗都提出了更高的要求。为了满足这一需求,研究者们提出了持久性内存系统等新型存储架构,如Intel公司最新推出的Optane等,对传统DRAM内存构建的计算机体系产生了巨大的变革。由于引入了非易失性、字节寻址、直接存取等新的特性,持久性内存具有较高的研究价值和广阔的应用前景。然而,持久性内存系统故障发生后,部分数据持久保存在内存中,使数据恢复时产生不一致问题,从而导致严重错误。因此,故障一致性问题是持久性内存系统需要解决的重要问题之一。 现有工作对持久性内存系统故障一致性保证机制开展了深入的研究,提出了日志、异地更新等技术。通过记录日志或多版本写的方式,使数据崩溃后仍可以恢复到一致性状态。然而,从时间和空间维度详细分析异地更新等现有技术,发现由于这些技术均引入了额外的写操作,导致总线延迟高、写放大等问题,对持久性内存系统的性能和寿命产生了一定的影响,因此亟需得到改进。 针对上述问题,本文的主要研究工作和创新点如下: (1)为缓解上述问题,提出了耐久性感知的持久性内存异地更新(Endurance Aware Out-of-Place Update for Persistent Memory, EAOOP)。基于对持久性内存系统硬件的改动,引入缓冲区提供耐久性感知的内存管理,为异地更新提供地址映射,并充分利用带宽写回数据,运用异地更新技术,将划分为原始数据区域和更新数据区域的持久性内存交替使用,既保证了系统的故障一致性,又避免了冗余的数据合并操作。同时,设计了轻量级垃圾回收,并与总线执行解耦,极大减少额外写放大和带宽占用,从而降低了故障一致性保证对持久性内存寿命和性能的影响。此外,本文还为该机制设计了系统恢复的方法,并详细描述了读写访问请求的工作流程。 (2)通过模拟实验验证了EAOOP机制的有效性。基于微基准程序测试集和真实应用程序测试集,在模拟器McSimA+上实现并测试EAOOP机制。实验结果表明,EAOOP能够将事务处理吞吐量提升1.6倍,总线延迟和写数量均减少了1.3倍,显著提升持久性内存系统的性能和寿命。 |
参考文献: |
[2] 马建光, 姜巍. 大数据的概念, 特征及其应用[J]. 国防科技, 2013 (2): 10-17. [3] 李鑫, 陈璇, 黄志球. 面向大数据应用的混合内存架构特征分析[J]. 大数据, 2018, 4(3): 61-80 [4] 舒继武,陆游游,张佳程,等.基于非易失性存储器的存储系统技术研究进展[J].科技导报,2016(14):86-94. [8] 张鸿斌,范捷,舒继武,等.基于相变存储器的存储系统与技术综述[J].计算机研究与发展,2014,51(8):1647-1662. [23] 肖仁智, 冯丹, 胡燏翀, 等. 面向非易失内存的数据一致性研究综述[J]. 计算机研究与发展, 2020, 57(1): 85. [26] Date C J. An introduction to database systems[M]. Pearson Education India, 2004. |
中图分类号: | TP333 |
条码号: | 002000062819 |
馆藏号: | TD10049472 |
馆藏位置: | 403 |
备注: | 403-西院分馆博硕论文库;203-余家头分馆博硕论文库 |