基于热点数据备份的固态盘阵列重建优化方法的研究与实现

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gracestoney
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基于闪存(Flash)的固态盘(Solid State Drive, SSD)具有高性能、低功耗、高可靠性以及高抗震性等优点,随着其价格的逐步降低,容量的进一步增加,必将有着更为广泛的应用领域;但同时也更易引发原始闪存错误,导致其可靠性降低。此外,单个SSD的性能尚无法同磁盘阵列(Redundant Array of Independent Disks, RAID)相匹配,因此需要研究并设计一种基于RAID技术的SSD阵列。当RAID结构中使用了多个这种可靠性降低的SSD时,就更易引发SSD故障。据我们所知,目前还没有关于SSD阵列数据重建方面的文献。因此,亟需建立一种能够将故障SSD中的数据快速恢复到替换盘的的数据重建机制。论文主要研究工作如下:(1)简述了SSD阵列数据重建策略发展的研究背景和SSD阵列技术发展状况;并对RAID技术发展和RAID数据重建方法的国内外研究现状等进行了介绍。(2)本文在基于SSD的RAID4、RAID5、SPD-RAID4 (Splitting Parity Disk-RAID4,含有多个校验盘的基于SSD的变形RAID4)阵列上构建一种新的数据重建机制PDB (Poupular Data Backup).在PDB中,将每个数据SSD划分为用户区和热点镜像区两个部分,其中用户区用来服务用户I/O请求;镜像区则用来备份其对应的逻辑左相邻SSD中的读操作涉及的热点数据,使得数据SSD之间彼此帮助。PDB通过实时备份相邻SSD的热点数据来获取更短的“攻击窗口”(Window of Vulnerability),并以此提高系统的可靠性。(3)为了检测PDB方法的有效性,我们将传统的面向条带重建(Stripe-Oriented-Reconstruction, SOR)方法——一种常见于基于硬盘的RAID上的数据重建机制,移植到基于RAID技术的SSD阵列上,然后对基于SOR的RAID和基于PDB的RAID进行测试,结果表明本文提出的PDB方法最多能够缩短31.3%的重建时间。
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