基于物理隔离和高可靠的多租户固态盘系统开题报告

 2020-02-18 07:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

与传统的硬盘驱动器相比,固态盘(ssd, solid state drive)因其高吞吐量、低延迟和高能源利用效率,如今被广泛用作存储介质。

一方面,云服务虚拟机使用固态盘作为存储设备的情况正在成为常态[12,13],并且flash/固态盘阵列是高端存储服务器的流行解决方案。随着云服务的普及,在数据中心和企业平台上,大容量的固态盘s通过虚拟化在多个租户之间共享。固态盘虚拟化指几个虚拟固态盘通过划分一个实际固态盘的物理容量创建。更具体地说,在多租户的情况下,云服务提供商努力确保不同用户之间的性能隔离(各用户的i/o操作无相互干扰),以提供令人满意的用户体验。最近的研究[1,6,7]表明固态盘的固有并行性可以用来提高隔离性,即固态盘的物理单元,比如channel和die,可以或多或少地独立操作,以避免这些虚拟的固态盘对彼此性能的不利影响。

另一方面,由于现代固态盘的比特错误率(ber)越来越高,传统的错误校正技术,如先进错误预测(aep)低密奇偶校验编码(ldpc)的错误校正编码(ecc)和错误分散编码(edc),如今已经不再足以保护的数据[10,11,18,19,20]。并且,闪存芯片的市场趋势是高密度但低可靠性。此外,更复杂的ecc硬件也会导致更高的产品成本、更多的能源消耗和更低的ecc吞吐量。因此,在固态盘内部使用独立磁盘冗余阵列(raid)是在发生die错误时有额外数据保护的有效措施[10]。

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2. 研究的基本内容与方案

研究内容:

随着闪存技术的快速发展,固态盘的容量不断提高,成本不断下降。在数据中心和云存储环境下,多租户共享使用固态盘已经成为了常态。为了避免多租户的i/o请求之间相互干扰,一个常见的方法是采取基于物理隔离的存储空间分配方式,即根据容量和性能需求,给每个租户分配一个或多个闪存单元(channel/die)。另一方面,固态盘通常需要采用 raid 技术,以增强可靠性。传统的 raid 实现会造成租户之间的干扰,与物理隔离的目的相矛盾,所以,如何实现基于物理隔离的raid技术成为了一个重要的问题。本设计研究如何利用高性能的新型非易失存储器实现租户隔离的raid技术。

任务:

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3. 研究计划与安排

第1周——第3周 搜集资料,撰写开题报告;

第4周——第5周 论文开题;

第6周——第12周 撰写论文初稿;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]jianhuang, anirudh badam, laura caulfield, suman nath, sudipta sengupta, bikashsharma, moinuddin k. qureshi.flashblox: achieving both performance isolationand uniform lifetime for virtualized ssds. fast2017: 375-390

[2]da-weichang, hsin-hung chen, wei-jian su.vssd: performance isolation in a solid-statedrive. acm trans. design autom. electr. syst.20(4): 51:1-51:33 (2015)

[3]jaehokim, donghee lee, sam h. noh.towards slo complying ssds through ops isolation.fast2015: 183-189

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