面向SSD的重复数据删除机制设计与实现

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。

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1 绪 论

1.1 课题研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 课题研究工作

1.4 论文组织结构

2 系统分析与设计

2.1 系统应用及需求分析

2.2 系统设计

2.3 系统关键设计思想

2.4 本章小结

3 原型系统实现

3.1 原型系统环境介绍

3.2 关键数据结构

3.3 子模块实现

3.4 本章小结

4 性能测试与分析

4.1 测试环境

4.2 测试及结果分析

4.3 本章小结

5 总结与展望

5.1 工作总结

5.2 工作展望

致谢

参考文献