应用于固态硬盘的raid技术的研究

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1、应用于固态硬盘的RAID技术的研究万方数据单位代码：10359学号：201111100553密级：号：TP333公开分类万方数据合肥工业大学学历硕士学位论文应用于固态盘的RAID技术的研究作者姓名：潘文指导教师：谢涛副教授学科专业：计算机应用技术研宄方向：计算机控制技术2014年4月万方数据ADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterResearchonSSD-BasedRAIDMechanismByPanWenHefeiUniversityofTechnologyHefei,Anhui,P.R.ChinaApril,2014万方数

2、据万方数据万方数据53致谢在合肥工业大学多年的学习生涯即将结朿之时，诚挚地向给予我帮助、指导和支持的所有老师、同学、亲人及朋友致以衷心的感谢。衷心感谢我的导师谢涛教授，在研究生学习阶段，您的悉心指导对我能力的提升起到至关重要的作用。你经常关心我实验的进展，听取我的汇报，并总能提出很多极有价值的建议。您带我进入了闪存世界的大门，让我找到了研究方向。即使是您不在国内的日子，你也会常常通过邮件给予敦促或是鼓励。和您的交流使得我的视野越来越开阔，您的鼓励也让我越来越自信。在此，我界次向您表示衷心的感谢和崇高的敬意。衷心感谢欧阳一鸣和高妍妍老师，在近两年里，无论是在学习上还中生活屮

3、，你们都给我提出了很多有价值的建议，也给予了我许多学术上的帮助。正是这些有价值的建议和帮助，让我在学习与生活中没有迷失前进的方向。你们的敬业精神让我深受感动，这种敬业精神在无形中对我产生很大的影响。感谢华中科学技术大学的胡洋城士和朱志明同学，你们提供了一个好用的开源实验工具，在我对实验工具代码有疑问的时候，是你们的耐心解答让我茅塞顿幵受益匪浅。感谢刘盛中、汪鹏等朋友在工大七年的学习生活中对我的帮助，你们让我的工大生活更加快乐充实。感谢刘盛中在我撰写论文过程中对我的指导和帮助。最后要感谢我的家人，你们的关怀和支持让我可以心无旁骛的学习工作，你们不计回报的为我付出了太多，我成

4、长的每一步都离不开你们的支持与鼓励。作者：潘文2014年4月100I万方数据摘要数据密集型应用对存储系统的性能和可靠性都有着非常高的要求，但长期以来人们使用的硬磁盘(HardDiskDrive,HDD)由于其物理结构的限制，不能很好的满足这两个要求。而基于NAND闪存的固态硬盘(SolidStateDrive,SSD)由于其访问时延小、抗震、低功耗等特性，正在逐步的替代硬磁盘被越来越广泛的用子存储系统屮。数椐密集型应用对性能和可靠性的要求是研宄应用于固态硬盘的RAID结构的内在动力，而固态硬盘价格的降低以及容量的增加，为将固态硬盘应用于RAID(RedundantArra

5、yofIndependentDisks,独立冗余磁盘阵列)结构中创造了有利条件。本文针对应用于固态硬盘的RAID机制进行研究，本文的工作主要有以下几个方面，首先，分析比较了应用于固态硬盘上的不同RAID机制；其次，我们提出的新型RAID4结构：SPD-RAID4(SplittingParityDisk-RAID4)。SPD-RAID4使用多个校验数据盘来替代RAID4中的单个校验数据盘，不仅解决了RAID4结构的性能瓶颈问题，也使得存储系统的可靠性得到了提升；第三，为了对设计的RAID机制进行评测，本文拓展了单个固态硬盘模拟器SSDsim为SSDsimforRAID,使其

6、支持不同的RAID机制;最后，使用拓展后的模拟器进行实验，比较SPD-RAID4和RAID4、RAID5的性能。实验结果表明，相比RAID5,SPD-RAID4最多能获得的20.3%的性能提升;相比RAID4,SPD-RAID4最多能获得40.6%的性能提升。关键词：闪存；存储系统；闪存模拟器；RAIDII万方数据Data-intensiveapplicationsincreasinglydemandahigh-performanceandhighlyreliablestoragesystem.Harddiskdrive(HDD)haslongbeenusedasasta

7、ndardstoragedeviceformostexistingstoragesystems,butHDDcanhardlymeetsperformanceandreliabilityrequirementsofdata-intensiveapplications.Recently,NAND-flashmemorybasedsolidstatedrives(SSDs)aregraduallyexploitedtoreplaceHDDsinstoragesystemsduetotheirsalientfeaturessucha