软件学报

作者：吴坤尧，柴云鹏，张大方，王鑫

单位：吴坤尧，数据工程与知识工程教育部重点实验室(中国人民大学), 北京 100872;中国人民大学 信息学院, 北京 10087211,柴云鹏，数据工程与知识工程教育部重点实验室(中国人民大学), 北京 100872;中国人民大学 信息学院, 北京 10087202,张大方，数据工程与知识工程教育部重点实验室(中国人民大学), 北京 100872;中国人民大学 信息学院, 北京 10087203,王鑫，天津大学 智能与计算学部, 天津 30035004

关键词：瓦记录;RAID;磁盘;存储;容错

基金：国家重点研发计划（2018YFB1004401）；国家自然科学基金（61972402，61972275，61732014）

近年来，传统磁记录的存储密度增长已经达到极限，为了满足快速增长的数据容量需求，多种新型存储技术不断涌现，其中瓦记录（shingled magnetic recording，SMR）技术已实现商业化，在企业实际应用.由于瓦记录磁盘的叠瓦式结构，磁盘在随机写入时会引起写放大，造成磁盘性能下降.这一问题在部署传统的高可靠存储方案（如RAID5）时会变得更加严重，原因在于校验数据更新频率很高，磁盘内出现大量的随机写请求.研究发现瓦记录内部其实存在具有原位更新能力的“可覆盖写磁道（free track）”，基于“可覆盖写磁道”，提出了一种专门针对瓦记录盘的高可靠数据存储方法——FT-RAID，以替代经典的RAID5方法，实现一种廉价、大容量、高可靠的存储系统.FT-RAID包含两个部分：“可覆盖写磁道映射（FT-mapping）”和“可覆盖写磁道缓冲区（FT-buffer）”.FT-mapping实现了一种瓦记录友好的RAID映射方式，将频繁更新的校验块数据映射至“可覆盖写磁道”；FT-buffer实现了一种瓦记录友好的两层缓冲区结构，上层确保了热数据能够原位更新，下层提高了缓冲区的容量.基于真实企业I/O访问记录的实验结果表明，与传统RAID 5相比，FT-RAID能够减少80.4%的写放大率，显著提高存储系统整体性能.

来源：2022年第12期

《软件学报》期刊编辑部

查看软件学报杂志2022年第12期