瓦记录磁盘写特征研究与优化设计

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据IDC调查统计2011年全世界产生的数据达到了1.8ZB(18000亿GB)并且全球信息数据总量每过两年就会增加一倍而现有的磁记录密度将达到极限。针这一问题,存储领域已经开始研究新的存储技术,瓦记录(Shingled Magnetic Record,SMR)即是其中的一种,它可以通过对现有硬盘磁道进行部分重叠覆盖而减小磁道宽度来提高记录密度。瓦记录技术的记录方式导致瓦记录磁盘的写性能问题:由于磁道变得很窄,在将数据写入某一个磁道中时将会对其相邻一定数量的磁道中的数据产生写覆盖而使它们失效。现有的解决方法一般是在写数据前先读出将会被覆盖的数据然后再写入数据和补写失效的数据,从而使瓦记录磁盘写操作的性能变得很糟糕。在研究瓦记录磁盘的写特征以及分析个人用户数据存储特征的基础上设计了一种优化写性能优化方案:动态映射表管理方案(Dynamic Mapping Tables Management, DMTM),DMTM通过对会发生数据覆盖的写操作进行写入位置迁移来避免数据覆盖从而减少冗余的数据读写操作来优化瓦记录磁盘的写性能。DMTM方案设计了瓦记录磁盘的存储结构;通过拆分现有的单一逻辑块地址为一对映射逻辑地址来实现数据位置迁移的透明性;并且完成了各环节的详细设计:包括逻辑块地址映射表等表项的管理操作,数据写入位置迁移方法,存储空间碎片回收等。从仿真实验的结果看DMTM方案对瓦记录磁盘的写性能有比较显著的优化效果,验证了此方案的可行性。
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