层次式并行混合存储系统关键技术研究-微电子学与固体电子学专业论文.docxVIP

Research on Hierarchical Parallel Hybrid Storage System Candidate： Liu Jinlei Advisor：Prof. Li Qiong A thesis Submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Engineering in Computer Science and Technology Graduate School of National University of Defense Technology Changsha，Hunan，P.R.China November，2011 国防科学技术大学研究生院工学硕士学位论文 国防科学技术大学研究生院工学硕士学位论文 国防科学技术大学研究生院工学硕士学位论文 国防科学技术大学研究生院工学硕士学位论文 目 录 摘 要 i ABSTRACT iii 第一章 绪论 1 1.1 研究背景 1 1.1.1 存储介质发展趋势 2 1.1.2 存储体系结构发展趋势 3 1.2 课题主要研究内容 5 1.3 课题创新点 7 1.3.1 基于 PCM 的层次式并行混合存储系统 7 1.3.2 基于目录编码的元数据管理算法 7 1.4 本文组织结构 8 第二章 新型存储介质相关研究 11 2.1 传统存储介质的困境 11 2.2 新型非易失存储介质 12 2.3 相变存储器 PCM 相关研究 17 2.3.1 工作原理 17 PCM 特性比较 18 PCM 相关应用 21 2.3.4 存在问题 23 2.4 小结 23 第三章 基于对象的存储系统结构及存储管理技术研究 25 3.1 存储系统结构的发展 25 3.1.1 直接依附存储—DAS 25 3.1.2 网络附加存储—NAS 26 3.1.3 存储区域网—SAN 27 3.1.4 基于对象的存储系统结构 28 3.2 对象存储性能分析模型 29 3.3 元数据管理技术研究 30 3.3.1 元数据的含义 31 3.3.2 元数据管理模式 31 3.3.3 元数据分布算法 32 第 I 页 第 第 PAGE IV 页 3.3.4 元数据迁移方法 36 3.4 小结 37 第四章 层次式并行混合存储系统自治管理技术 39 4.1 基于 PCM 的层次式并行混合存储系统模型 39 4.1.1 基于 PCM 的层次式并行混合存储系统结构 39 4.1.2 层次式并行混合存储系统对象管理策略 41 4.2 层次式并行混合存储系统自治管理机制 42 4.3 基于 I/O 特征预测的自治预取算法 45 4.4 实验模拟 47 4.4.1 实验环境 47 4.4.2 实验方法与结果分析 48 4.5 小结 51 第五章 基于目录编码的元数据管理算法 53 5.1 基本思想 53 5.1.1 存在的问题 53 5.1.2 目录编码 54 5.1.3 元数据分布 56 5.2 系统结构与元数据表示 57 5.2.1 系统结构 57 5.2.2 元数据表示 58 5.3 元数据定位 60 5.4 实验与分析 61 5.4.1 实验方法与过程 62 5.4.2 综合分析 64 5.5 小结 65 第六章 结 束 语 67 6.1 工作总结 67 6.2 工作展望 67 致 谢 69 参考文献 70 作者在学期间取得的学术成果 74 作者在学期间参与的科研项目 74 国防科学技术大学研究生院工学硕士学位论文 国防科学技术大学研究生院工学硕士学位论文 国防科学技术大学研究生院工学硕士学位论文 国防科学技术大学研究生院工学硕士学位论文 表 目 录 表 2.1 DRAM、NAND flash、PCM、HDD 各项指标对比[32] 19 表 4.1 基于 I/O 特征预测的预取算法 46 第 III 页 国防科学技术大学研究生院工学硕士学位论文 国防科学技术大学研究生院工学硕士学位论文 国防科学技术大学研究生院工学硕士学位论文 国防科学技术大学研究生院工学硕士学位论文 第 第 PAGE IV 页 图 目 录 图 2.1 MEMS 存储 12 图 2.2 后备电池 DRAM 13 图 2.3 MRAM 存储 13 图 2.4 FeRAM 存储 14 图 2.5 Flash-SSD 存储 15 图 2.6 PCM 器件 16 图 2.7 相变氧化物形态[33] 17 图 2.8 相变存储元件举例 18 图 2.9 PCM 写入操作 f(T，t)[33] 18 图 2.1