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面向SSD的重复数据删除机制设计与实现

作　者: 荣益麟
导　师: 曹强
学　校: 华中科技大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: 固态盘重复数据删除虚拟块地址写缓存元数据区分
分类号: TP333
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 8次
引　用: 0次
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内容摘要

大数据时代，带来了更多的磁盘读写操作。固态盘（Solid State Disk，SSD）读写性能强于传统硬盘驱动器（Hard Disk Drive，HDD），特别地，凭借其比HDD更加优异的随机读写特性，SSD能有效提升计算机系统的存储性能。但是SSD存在写入放大等性能问题，其有限的擦除次数也限制了SSD的使用寿命。如何在减少SSD写入次数同时保证其优异的读写性能成为一个亟需解决的问题。重复数据删除技术可以减少冗余数据在磁盘中的存储。在分析SSD结构和读写特性的基础上，结合当前SSD的研究现状，提出了一种面向SSD的重复数据删除机制来解决以上问题。具体地，引入写缓存，可以有效的解决写入放大和SSD使用寿命问题；采用元数据和数据区分策略，在SSD中进行分离存储，元数据直接存入元数据存储区，应用数据经过重删存后存入数据存储区，同时提升元数据在写缓存中的驻留优先级；采用基于位图查询的物理地址分配策略，顺序分配物理地址，均衡SSD内部页的写操作；在地址转换中，增加了虚拟块地址（Virtual Block Address，VBA），减少数据迁移时地址转换表的操作。设计并实现了一个面向SSD的重复数据删除原型系统，系统由功能模块组成，具有较强的可扩展性。各功能模块实现上述机制（写缓存、元数据和数据区分、基于位图查询的物理地址分配、虚拟块地址等）。在原型系统上进行了相应的功能和性能测试。测试结果显示，对重复数据的删除效率高达95%，机制引入写缓存和元数据区分后，性能提升了60%以上。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-12
  1.1 课题研究背景  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-10
  1.3 课题研究工作  10-11
  1.4 论文组织结构  11-12
2 系统分析与设计  12-30
  2.1 系统应用及需求分析  12-14
  2.2 系统设计  14-23
  2.3 系统关键设计思想  23-29
  2.4 本章小结  29-30
3 原型系统实现  30-45
  3.1 原型系统环境介绍  30-31
  3.2 关键数据结构  31-33
  3.3 子模块实现  33-44
  3.4 本章小结  44-45
4 性能测试与分析  45-52
  4.1 测试环境  45-46
  4.2 测试及结果分析  46-51
  4.3 本章小结  51-52
5 总结与展望  52-54
  5.1 工作总结  52
  5.2 工作展望  52-54
致谢  54-55
参考文献  55-58

面向SSD的重复数据删除机制设计与实现

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