| 摘要 | 第5-6页 |
| Abstract | 第6-7页 |
| 第1章 绪论 | 第12-24页 |
| 1.1 研究意义以及研究内容 | 第12-14页 |
| 1.1.1 研究意义 | 第12-13页 |
| 1.1.2 课题来源 | 第13页 |
| 1.1.3 研究内容 | 第13-14页 |
| 1.2 国内外研究现状及分析 | 第14-22页 |
| 1.2.1 信息存储的概述 | 第14-15页 |
| 1.2.2 RAID原理介绍 | 第15-18页 |
| 1.2.3 机械硬盘的I/O调度策略 | 第18-19页 |
| 1.2.3.1 I/O请求的服务时间计算模型 | 第18页 |
| 1.2.3.2 I/O调度算法分类 | 第18-19页 |
| 1.2.4 固态硬盘的相关技术 | 第19-21页 |
| 1.2.4.1 闪存技术 | 第19-20页 |
| 1.2.4.2 闪存转换层主要功能及策略 | 第20-21页 |
| 1.2.5 基于固态硬盘的RAID研究 | 第21-22页 |
| 1.2.6 混合硬盘的研究 | 第22页 |
| 1.3 本文研究成果及创新 | 第22-23页 |
| 1.4 本文内容安排 | 第23-24页 |
| 第2章 I/O调度层预期调度算法的研究 | 第24-39页 |
| 2.1 研究背景及问题提出 | 第24-27页 |
| 2.1.1 Linux文件读写流程 | 第24-25页 |
| 2.1.2 Linux I/O调度器 | 第25-26页 |
| 2.1.3 预期调度策略 | 第26-27页 |
| 2.1.3.1 预期调度的原理 | 第26页 |
| 2.1.3.2 预期调度的状态转换 | 第26-27页 |
| 2.1.3.3 预期调度的执行流程 | 第27页 |
| 2.1.3.4 预期调度的不足 | 第27页 |
| 2.2 WPCAS调度策略 | 第27-30页 |
| 2.2.1 进程分类模块(PC) | 第28页 |
| 2.2.2 服务时间评估模块(STE) | 第28-30页 |
| 2.3 WPCAS算法设计与复杂性分析 | 第30-31页 |
| 2.3.1 WPCAS算法设计 | 第30-31页 |
| 2.3.2 WPCAS算法复杂性分析 | 第31页 |
| 2.4 性能测试 | 第31-38页 |
| 2.4.1 测试环境及实现方法 | 第31-32页 |
| 2.4.2 顺序负载和随机负载测试 | 第32-35页 |
| 2.4.2.1 顺序读写512KB文件的吞吐量 | 第32-33页 |
| 2.4.2.2 随机读写512KB大小文件的吞吐量 | 第33-35页 |
| 2.4.3 Bonnie++生成的数据库负载 | 第35页 |
| 2.4.4 Bonnie++生成的Squid和INN负载 | 第35-37页 |
| 2.4.5 Postmark生成的Web服务器负载 | 第37-38页 |
| 2.5 本章小结 | 第38-39页 |
| 第3章 基于页面写相关的闪存转换层策略 | 第39-61页 |
| 3.1 固态硬盘的内部结构 | 第39-42页 |
| 3.1.1 NAND闪存单元 | 第39页 |
| 3.1.2 NAND闪存特性 | 第39-40页 |
| 3.1.3 固态硬盘的结构 | 第40-41页 |
| 3.1.4 固态硬盘的交叉存取机制 | 第41-42页 |
| 3.2 NAND闪存转换层 | 第42-46页 |
| 3.2.1 映射机制(Mapping Mechnaism) | 第42-45页 |
| 3.2.2 垃圾回收(Garbage Collection) | 第45-46页 |
| 3.2.3 损耗均衡(Wear-Leveling) | 第46页 |
| 3.3 现有闪存转换层策略的研究方法和不足 | 第46-49页 |
| 3.3.1 块相联(BAST)策略 | 第46-47页 |
| 3.3.2 全相联(FAST)策略 | 第47-48页 |
| 3.3.3 垃圾回收开销的分析 | 第48-49页 |
| 3.4 页面写相关策略 | 第49-54页 |
| 3.4.1 系统架构 | 第50-51页 |
| 3.4.2 I/O请求历史收集模块 | 第51页 |
| 3.4.3 页面写相关分析模块 | 第51-53页 |
| 3.4.4 页面聚类模块 | 第53-54页 |
| 3.5 测试以及性能评估 | 第54-60页 |
| 3.5.1 测试负载和参数设置 | 第54-55页 |
| 3.5.2 垃圾回收开销 | 第55-57页 |
| 3.5.2.1 页面迁移数 | 第55-56页 |
| 3.5.2.2 块擦除次数 | 第56-57页 |
| 3.5.3 三种合并回收的开销 | 第57-59页 |
| 3.5.4 不同FTL策略的I/O平均响应时间 | 第59-60页 |
| 3.6 本章小结 | 第60-61页 |
| 第4章 延迟写入校验信息的RAID-6方案 | 第61-75页 |
| 4.1 RAID-6校验原理 | 第61-62页 |
| 4.1.1 Galois域的相关概念 | 第61-62页 |
| 4.2 RAID-6数据恢复原理 | 第62-63页 |
| 4.3 现有基于固态硬盘RAID-6策略的不足 | 第63-64页 |
| 4.4 PRAID-6延迟写入校验信息策略 | 第64-71页 |
| 4.4.1 部分校验存储结构 | 第64-65页 |
| 4.4.2 PRAID-6部分校验信息的生成过程 | 第65-66页 |
| 4.4.3 PRAID-6部分校验提交过程 | 第66-67页 |
| 4.4.4 PRAID-6的时间开销分析 | 第67-68页 |
| 4.4.5 PRAID-6垃圾回收机制 | 第68-69页 |
| 4.4.6 PRAID-6的数据恢复 | 第69-71页 |
| 4.5 性能测试 | 第71-74页 |
| 4.5.1 测试负载与性能指标 | 第72页 |
| 4.5.2 平均响应时间 | 第72页 |
| 4.5.3 校验信息的开销 | 第72-73页 |
| 4.5.4 块擦除次数 | 第73-74页 |
| 4.5.5 垃圾回收开销 | 第74页 |
| 4.6 本章小结 | 第74-75页 |
| 第5章 混合磁盘阵列的数据分布方案 | 第75-90页 |
| 5.1 研究的背景及问题的提出 | 第75-78页 |
| 5.1.1 固态硬盘和机械硬盘的比较 | 第75-76页 |
| 5.1.2 实际系统负载特性的分析 | 第76-78页 |
| 5.2 混合磁盘阵列的设计与实现 | 第78-86页 |
| 5.2.1 监控器设计 | 第78-79页 |
| 5.2.2 块移动器 | 第79-81页 |
| 5.2.2.1 重定向映射表结构 | 第79-80页 |
| 5.2.2.2 数据迁移策略 | 第80-81页 |
| 5.2.3 数据分发策略 | 第81-84页 |
| 5.2.4 延迟校验更新方案 | 第84-86页 |
| 5.2.4.1 部分校验块的产生 | 第84-85页 |
| 5.2.4.2 P-Cache的时间和空间开销 | 第85-86页 |
| 5.2.5 HRAID-5恢复策略 | 第86页 |
| 5.3 实验测试结果和分析 | 第86-89页 |
| 5.3.1 实验环境 | 第86-87页 |
| 5.3.2 平均响应时间 | 第87-88页 |
| 5.3.3 性价比的测试 | 第88-89页 |
| 5.4 本章小结 | 第89-90页 |
| 结论 | 第90-92页 |
| 参考文献 | 第92-102页 |
| 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 | 第102-103页 |
| 致谢 | 第103页 |
