瓦记录磁盘数据组织方式设计与实现

摘要

根据摩尔定律,磁存储容量按照年60％的复合增长率递增。然而,受到超顺磁效应的影响,存储面密度无法超越1Tb/in2的限制。为了进一步提升磁存储面密度,热辅助记录(heat-assistedrecording,HAMR)和晶格记录(bitpatternedmedia,BPM)成为研究热点。但是由于HAMR技术需要磁头技术的突破,BPM技术需要磁介质材料技术的突破,两个技术都无法实用化。瓦存储技术采用磁道堆叠的方式存储数据,不需要对磁头和介质本身进行修正,就可以将存储密度提高2-3倍,成为最有可能实用化的技术之一。然而瓦记录由于采用覆盖写的技术而导致随机写性能严重衰减。如何解决此问题成为当今研究的热点。
　　采用日志方式修改地址映射逻辑,可有效的解决随机写性能衰减的问题。将瓦记录磁盘划分为很多存储单元,当一个存储单元中的数据需要修改时,将修改追加到单元内记录的末尾;当存储单元的空间写满后,直接重新分配一个新的存储单元,并将旧单元中的有效数据移动至新单元。存储设备上的软件维护了一个从逻辑地址到物理地址的映射表,并且执行将垃圾存储单元回收整理的工作。提出了一种可行的瓦记录数据组织策略,逻辑地址被映射为段、区、道、块。通过虚拟块设备的方式,建立瓦记录模拟器。并将传统虚拟磁盘和瓦记录虚拟磁盘进行性能横向对比。
　　实验结果表明,采用提出的新型数据组织方式,瓦记录磁盘在随机读写小数据时性能与普通磁盘相当甚至略有提升,在顺序读写大数据时性能仅有10%左右的下降。

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1 绪 论

1.1 课题背景

1.2 国内外研究情况

1.3 主要研究内容

1.4 论文结构

2 相关技术研究

2.1 磁盘技术

2.2 瓦记录存储原理

2.3 磁盘数据组织

2.4 本章小结

3 数据组织方式设计

3.1 地址映射

3.2 日志结构

3.3 垃圾回收

3.4 本章小结

4 仿真系统设计与实现

4.1 仿真系统原理

4.2 传统虚拟磁盘

4.3 瓦记录虚拟磁盘

4.4 本章小结

5 系统测试与分析

5.1 测试环境

5.2 测试结果与分析

5.3 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 进一步研究展望

致谢

参考文献