基于閃存設(shè)備的事務(wù)機制研究.pdf

1、事務(wù)是一種在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和文件系統(tǒng)普遍使用的機制。基于傳統(tǒng)的磁盤存儲體系結(jié)構(gòu)，事務(wù)機制一般實現(xiàn)在上層系統(tǒng)和應(yīng)用中。這些上層系統(tǒng)和應(yīng)用都單獨實現(xiàn)事務(wù)機制，這不僅產(chǎn)生了大量的冗余工作，還增加了數(shù)據(jù)的出錯概率。在存儲層次提供事務(wù)處理接口，能顯著減少上層系統(tǒng)的復(fù)雜性，提高系統(tǒng)可靠性。在傳統(tǒng)磁盤上通常采用寫時復(fù)制策略實現(xiàn)事務(wù)機制，它容易造成事務(wù)操作性能變差。閃存的異地更新策略以及具有良好的隨機讀性能，使它成為支持事務(wù)機制的理想設(shè)備。現(xiàn)有的SSD

2、內(nèi)部嵌入式事務(wù)協(xié)議有效的提高了事務(wù)的吞吐率，但是仍然引發(fā)了高的事務(wù)跟蹤管理開銷和長的事務(wù)恢復(fù)時間。
　　本文針對已有研究的事務(wù)跟蹤管理開銷高和恢復(fù)時間長，在 SSD內(nèi)部采用有限容量的非易失性緩存，提出一種基于非易失性緩存的SSD嵌入式事務(wù)提交協(xié)議。針對實現(xiàn)在SSD內(nèi)部的嵌入式事務(wù)提交協(xié)議移植性比較差，在 Linux通用塊設(shè)備層設(shè)計了一種基于閃存的通用事務(wù)協(xié)議。主要工作包括以下兩個方面。
　　首先，本文分析了基于閃存的嵌入式事

3、務(wù)提交協(xié)議應(yīng)該滿足事務(wù)跟蹤管理開銷小、與事務(wù)中止比率無關(guān)和快速系統(tǒng)恢復(fù)的要求，同時需要保證垃圾回收機制的開銷比較小。為了滿足以上原則，提出了一種基于非易失性緩存的SSD嵌入式事務(wù)提交協(xié)議 NVCTX。為了保證系統(tǒng)宕機后，能夠快速的恢復(fù)，將未持久化的映射表和正在運行的事務(wù)元數(shù)據(jù)存放在非易失性緩存中。由于非易失性緩存的容量非常小，為了充分利用它，本文設(shè)計了緩存動態(tài)分配策略；針對真實負(fù)載中存在的長事務(wù)，設(shè)計了混合存儲的方法來提高系統(tǒng)性能。本文

4、在 TxSSD模擬器上實現(xiàn)了該事務(wù)提交協(xié)議。實驗結(jié)果表明 NVCTX除了具有更好的性能，更短的系統(tǒng)恢復(fù)時間，還能夠延長SSD使用壽命。
　　其次，針對現(xiàn)有基于閃存的嵌入式事務(wù)提交協(xié)議都是實現(xiàn)在 FTL固件中、與閃存硬件信息相關(guān)和移植性比較差等問題，本文設(shè)計了一種基于閃存的通用事務(wù)提交協(xié)議 TxFlashLog。TxFlashLog采用Facebook的FlashCache框架，使用Log-structured的方式重新設(shè)計了數(shù)據(jù)的