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混合结构闪存索引研究

作　者: 崔凯
导　师: 岳丽华
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 闪存固态硬盘索引管理混合结构
分类号: TP333.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 61次
引　用: 1次
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内容摘要

闪存作为一种新型的非易失存储介质,诞生于20世纪80年代末,具有高速、抗震、功耗低以及小巧轻便等优良特性。而且闪存作为一种纯电子设备,能够克服传统的机械设备所造成的一些缺陷,可以解决传统磁盘I/O操作中的机械延迟。因此,闪存的用途越来越广泛,从开始局限于嵌入式系统和便携式设备中发展到现在已经逐渐作为一种二级存储设备(固态硬盘)应用于计算机系统中,并逐渐应用到企业级计算环境中。随着闪存制造工艺的发展,闪存的容量逐渐增大,价格则呈平稳下降的趋势,使得固态硬盘成为新的二级存储设备的前景越来越明朗。数据库作为应用广泛的数据管理工具,随着固态硬盘作为二级存储设备,数据库管理系统将不可避免的需要移植到固态硬盘上。由于固态硬盘具有许多与磁盘显著不同的特性,如果直接利用传统的数据库技术会使得其性能(特别是更新性能)不能获得相应于闪存和磁盘I/O性价比值而带来的提高。在某些情况下,甚至会获得比磁盘上还差的性能。因此,研究基于闪存的数据库管理技术具有重要的理论意义和应用价值。固态硬盘作为一种闪存的封装形式,具有与磁盘类似的接口设计,可以非常方便的替换磁盘。同时固态硬盘与磁盘相比具有较好的随机读性能和耗电量低等优点,使得其更适合作为二级存储设备。而索引是提高存储系统性能的关键技术之一,因此本文将致力于研究基于固态硬盘的高效闪存索引结构。本章提出了一种混合结构的索引,它结合了树类索引和哈希类索引的优点,从而能够在保证索引查询性能的基础上获得较好的更新性能,我们称之为HashTree。论文的主要贡献包括以下几个方面:(1)提出了一种混合结构的索引结构HashTree;(2)在HashTree中引入调节机制,这样可以通过调节HashTree的参数来在索引的更新性能和查询性能之间得到一个满足要求的折中;(3)讨论了HashTree在不同SSD下取得较好性能的策略。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第1章绪论  10-18
  1.1 引言  10
  1.2 闪存及固态硬盘  10-16
    1.2.1 闪存芯片及物理特性  10-13
    1.2.2 固态硬盘  13-16
  1.3 本文的工作  16-17
  1.4 本文的组织  17-18
第2章基于闪存的索引管理  18-27
  2.1 引言  18
  2.2 闪存存储系统  18-22
    2.2.1 闪存文件系统  19-20
    2.2.2 闪存转换层  20-22
  2.3 基于闪存的索引管理  22-26
    2.3.1 基于物理地址的闪存索引  22-23
    2.3.2 基于逻辑地址的闪存索引  23-26
  2.4 小结  26-27
第3章混合结构闪存索引 HashTree  27-47
  3.1 引言  27-28
  3.2 相关工作  28-34
    3.2.1 SSD 的I/O 特性研究  28-29
    3.2.2 写优化类索引  29
    3.2.3 BFTL 及其改进方法IBSF  29-34
  3.3 HashTree  34-41
    3.3.1 索引结构  34-36
    3.3.2 索引操作  36-41
  3.4 实验与分析  41-46
    3.4.1 实验设计  41-42
    3.4.2 HashTree 的参数影响  42-44
    3.4.3 HashTree 的性能评估  44-46
  3.5 小结  46-47
第4章 HashTree 的通用性研究  47-54
  4.1 引言  47-48
  4.2 相关研究  48-50
  4.3 HashTree 的通用性  50-53
    4.3.1 HashTree 更新代价  51-52
    4.3.2 HashTree 的通用性策略  52-53
  4.4 小结  53-54
第5章结束语  54-56
  5.1 本文的主要工作  54
  5.2 本文的主要贡献和创新点  54
  5.3 下一步的工作  54-56
参考文献  56-60
致谢  60-61
在读期间发表的学术论文  61-62
在读期间参加的科研项目  62

混合结构闪存索引研究

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