L-CACHE：一種虛擬化環(huán)境下基于SSD的緩存去重系統(tǒng).pdf

1、最近十年間，CPU和存儲(chǔ)子系統(tǒng)之間的性能差距越拉越大，使后者成為左右系統(tǒng)性能的主要瓶頸，最終導(dǎo)致計(jì)算機(jī)利用率低下、間接提高了生產(chǎn)成本。為此存儲(chǔ)領(lǐng)域相繼引入了諸多新技術(shù)，SSD是其中的一個(gè)代表，它是一種性能較好的新興存儲(chǔ)設(shè)備，但其造價(jià)較高，因此在商業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中通常還是將其作為后端慢速存儲(chǔ)設(shè)備的緩存使用。
　　另一方面，虛擬化技術(shù)使得一臺(tái)物理機(jī)上可以同時(shí)運(yùn)行若干臺(tái)虛擬機(jī)，通常數(shù)個(gè)虛擬機(jī)鏡像之間存在著較大相似性，這主要是因?yàn)榇蠖鄶?shù)虛擬機(jī)

2、都運(yùn)行著相似的操作系統(tǒng)、相似的庫、相似的應(yīng)用程序。但是在實(shí)際的生產(chǎn)環(huán)境中，通常是從共享的緩存設(shè)備中為每個(gè)虛擬機(jī)分配一塊獨(dú)立的緩存空間，忽略了不同虛擬機(jī)之間數(shù)據(jù)的冗余性，這大幅降低了緩存設(shè)備的利用率。
　　為了解決上述問題，本文設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)了一套以SSD為緩存設(shè)備的緩存去重系統(tǒng)L-CACHE:將熱點(diǎn)數(shù)據(jù)緩存在SSD設(shè)備上，同時(shí)融入了去重功能，并以ARC算法為基礎(chǔ)提出了去重感知的Dedu-ARC算法，作為其緩存管理的核心算法。實(shí)驗(yàn)證明L

3、-CACHE相比于傳統(tǒng)緩存系統(tǒng)在讀寫延遲、緩存命中率等方面有著更好的性能。本文主要工作內(nèi)容如下：
　　1.研究分析Linux內(nèi)核Block I/O機(jī)制、Device Mapper機(jī)制的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
　　2.從架構(gòu)設(shè)計(jì)、緩存組織、I/O處理、替換策略四個(gè)方面入手，設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)了L-CACHE緩存去重系統(tǒng)。
　　3.分析ARC算法，論證其在去重場(chǎng)景中的不適用性，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)了L-CACHE系統(tǒng)的緩存替換策略Dedu-