磁盘阵列的Cache管理策略

传统的Cache写策略分为写回和写透两种，为了获得更优的节能效果，需要特定的Cache策略来过滤随机访问。文献［75］提出的如下两种Cache写策略，同样适合S-RAID 5。

理论教育 2023-10-28

S-RAID存在问题需优化

对于上述复杂负载，S-RAID需要根据峰值负载的性能需求确定局部并行度，然而该并行度对于基本负载显然是过剩的。DEEDL继承了局部并行节能策略，在此基础上采用地址映射机制，为上层应用动态分配满足性能需求的、局部并行的存储空间。DEEDL既可保证多数磁盘长时间待机节能，又能提供合适的局部并行度，因此具有更高的可用性以及更高的节能效率。

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磁盘阵列写操作优化，提升性能

写操作优化策略主要采用地址映射和异地数据更新实现将非顺序访问转换为顺序访问。以上方法均把多个小的、随机写操作转换为大的、顺序写操作，以提高存储系统的写性能。当Ripple-RAID的存储容量为30 TB，块组大小为64 KB时，地址映射信息仅为3.67 GB，适合采用SSD进行存储，运行时甚至可以完全调入内存，以加快读、写操作中的地址转换速度。

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磁盘阵列的性能优化与节能：SSD分级存储的应用

基于上述存储器的固态盘SSD已经成为一种重要的外部存储设备。SSD具有突出的随机读写性能以及低功耗等特点，但受限于存储单元集成度和单位存储价格，在可预见的将来，SSD仍难以在海量数据存储中彻底取代磁盘。而目前的SSD、磁盘等外存储器，均无法单独满足以上存储需求。因此构建基于SSD与磁盘混合的、分层存储系统是节能研究的一个发展趋势。

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磁盘阵列的性能优化与节能研究现状分析

目前，已有的针对存储系统的节能研究取得了众多成果。然而多转速磁盘仍处在研究阶段，大规模应用前景并不明朗。eRAID利用RAID的冗余特性重定向I/O请求，通过待机部分或整个冗余组磁盘来降低能耗，并将系统的性能降低控制在可接受范围内。杨良怀等针对SSD、磁盘的混合存储进行节能研究，提出了一种考虑硬盘寿命的自适应磁盘电源管理机制。连续数据存储系统存在着足够的节能优化空间，需要开展细粒度、针对性的节能研究。

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冗余磁盘配置方案详解及优化节能

Ripple-RAID 5需要1块磁盘的校验数据，共需13块磁盘，映射块组大小为64 KB时，24 TB的存储空间需要2.93 GB的地址映射信息，采用镜像保护方式并取整为6 GB；辅助存储设备IParity的容量与PBand相同大小为140 GB；Shadow Bank需求（N-1）/块磁盘的存储空间，上述配置能够满足。综上，配置以上节能RAID所需的冗余磁盘数，除MAID略高（5块）外其余均为1或2块，Ripple-RAID 5接近但小于2块。

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磁盘阵列优化：Ripple-RAID提升性能与节能

Ripple-RAID采用适度贪婪的地址分配策略，所以由分组切换而启动磁盘的次数要略多于S-RAID，但磁盘启动与待机的时间间隔仍然足够长，因此对节能与磁盘寿命的影响可以忽略。Ripple-RAID采用的是一种不断推进式的数据校验方式，校验数据的校验范围如同水中涟漪一样不断扩大，因此该磁盘阵列命名为Ripple-RAID。Ripple-RAID在单盘容错的条件下，既保持了局部并行的节能性，又解决了局部并行带来的小写问题，具有突出的写性能和节能效率。

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磁盘阵列性能优化与节能技术

存储系统的节能研究，是近十年来存储领域内的一个热点问题，并取得了一些重要的、具有代表性的研究成果。

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磁盘节能调度算法及性能优化

一般情况下，S-RAID 5只需一组或几组磁盘及其校验数据所在磁盘工作，需要调度其余磁盘进入待机状态，以便获得节能效果。为实现节能，需要根据请求队列的历史信息、I/O访问在逻辑空间的分布区域，感知当前负载流的随机性及其时间空间分布特征，从而进行磁盘节能调度算法设计。TPM算法在S-RAID 5中的实现如下：设定磁盘调度的时间阈值tth，系统当前时间为t，如果请求集合Sj中的请求满足式（3.4），则可以调度对应的磁盘j到待机状态。

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磁盘阵列预读条件及优化

小写预读算法的预读触发条件如下：①写数据块缓存缺失且未在预读中。如果当前写数据块具有预读标记，表明下一次预读的时机已经到来，应立即调用预读例程进行异步预读。为避免重复触发，需要在触发预读的同时清除Readahead_Flag标记。为了防止缓存命中而导致实际预读长度减小，在预读中如果出现缓存命中，则跳过命中块继续向前预读。

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磁盘阵列性能优化策略研究现状：小写策略

已有的“小写”优化策略主要面向RAID 5、RAID 6等基本磁盘阵列，S-RAID的局部并行数据布局使已有研究难以有效解决其小写问题。在此基础上该小组又提出了eRAID，利用RAID中的冗余特性来重定向I/O请求，进一步延长冗余磁盘的待机时间，并将系统性能的降低控制在一个可接受的范围内。连续数据存储系统存在着足够的节能优化空间，需要结合“小写”操作的特点开展针对性的节能策略研究。

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