CosaFS：一种协作式瓦记录感知文件系统

摘要

由于超顺磁效应的影响，磁盘存储密度增长已经遇到瓶颈。现有的位于探索阶段的磁技术之中，瓦记录有希望使磁盘存储密度提高2.3倍多。虽然瓦记录具有提高磁记录密度的优点，但是它也具有随机写能力差的缺点，因为写入前一个磁道会破坏相邻磁道上的数据。研究瓦记录感知文件系统，克服瓦记录磁盘随机写性能低的缺点，是国内外研究的热点。
　　论文设计并实现了一种协作式瓦记录感知文件系统CosaFS和一种混合式瓦记录磁盘Cache-SWD（集成闪存的瓦记录磁盘）。CosaFS能感知底层混合式瓦记录磁盘Cache-SWD的信息，利用闪存实现元数据分离功能，并且利用热数据识别与迁移技术提高整体存储系统的性能。CosaFS依据T13 Banded Device Command接口进行数据传输和管理Band中的Write Pointer。协作式垃圾回收功能由CosaFS和混合式瓦记录磁盘Cache-SWD共同完成。CosaFS负责指定垃圾回收策略，决定待垃圾回收Band，而混合式瓦记录磁盘Cache-SWD完成待垃圾回收Band中的有效数据块迁移。在进行垃圾回收时，CosaFS依据T13 Banded Device Command接口向设备端Cache-SWD传递相应的垃圾回收信息。
　　测试表明，CosaFS的元数据访问速度，大量文件创建速度和大量文件随机访问的速度更优于瓦记录磁盘Seagate Archive HDD和ShingledFS。同时，针对Cache-SWD这种混合式瓦记录磁盘，CosaFS中的协作式垃圾回收和热数据识别与迁移技术能提高数据更新能力。

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1 绪论

1.1研究意义与背景

1.2国内外研究现状

1.3研究目标和主要工作

1.4论文的组织

2 相关的研究工作

2.1瓦记录的数据布局

2.2瓦记录模拟器

2.3瓦记录感知文件系统

2.4 LogFS文件系统

2.5本章小结

3 协作式瓦记录感知文件系统CosaFS的设计

3.1 CosaFS的架构

3.2混合式瓦记录磁盘Cache-SWD的设计

3.3元数据分离

3.4热数据识别与迁移

3.5协作式垃圾回收

3.6本章小结

4 协作式瓦记录感知文件系统CosaFS的实现

4.1预备知识

4.2 Cache-SWD的实现

4.3元数据分离的实现

4.4热数据识别与迁移的实现

4.5协作式垃圾回收的实现

4.6本章小结

5 测试与分析

5.1测试环境

5.2 Filemicro_statfile负载测试

5.3 Createfiles负载测试

5.4 Webserver负载测试

5.5 Filemicro_rwrite负载测试

5.6本章小结

6 总结与展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间参加的主要科研项目

附录2 攻读硕士学位期间申请的中国专利