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三状态磁盘模型节能方法的设计与实现

作　者: 樊文君
导　师: 陈旭东
学　校: 北京交通大学
专　业: 软件开发与测试
关键词: 节能流媒体磁盘
分类号: TP333.35
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 20次
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内容摘要

目前,各行各业的节能减排是一个日益突出的全球性问题。针对流媒体服务器而言,存储系统的耗能问题尤为突出。本课题来源于国家精品课程集成项目集群式流媒体服务器分系统,作者针对由传统磁盘组成的流媒体服务器,提出了一种三状态磁盘模型节能方法,并已应用于国家精品课程集成项目的视频网站。作者的主要工作如下：(1)提出了三状态的磁盘节能模型。作者根据负载的情况将磁盘动态的分为三种状态：过载、正常和休眠,当用户请求到达时,磁盘的状态会在这三种情况中变换。三状态磁盘节能模型的主要目的是将负载合理地分布到磁盘上,使得过载状态的磁盘切换到正常状态从而保证服务质量,另外,正常磁盘可以切换到休眠状态从而节约更多的能量。(2)提出滑动窗口替换算法。为了实现磁盘状态的转换,流媒体文件数据块需要转移到相应的磁盘上,作者提出一种滑动窗口的替换算法来确定要转移的数据块。算法将数据块的落在窗口内的点播次数来计算块的权重,根据权重值的大小进行数据块的替换。作者使用磁盘模拟器DiskSim,评估了以上技术。实验结果显示,本设计提出的三状态磁盘模型节能方法比其他现有的节能技术能够节省更多的能量。论文的成果已经应用于国家精品课程项目,将来可以应用于服务器集群或者磁盘阵列的节能,具有广阔的应用前景。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-10
1 引言  10-13
  1.1 研究背景与意义  10-11
  1.2 主要研究内容  11
  1.3 论文的组织结构  11-13
2 磁盘节能概述  13-16
  2.1 磁盘能量模式  13
  2.2 磁盘能量管理  13-14
  2.3 相关缓存替换算法  14-15
  2.4 相关磁盘节能算法  15-16
3 系统概述  16-22
  3.1 项目背景  16-17
  3.2 系统架构  17-19
  3.3 文件块的分布  19-20
  3.4 磁盘节能的需求  20-21
  3.5 节能的方法  21-22
4 三状态磁盘节能模型  22-38
  4.1 FT算法介绍  22-23
  4.2 三状态传统磁盘节能模型介绍  23-25
  4.3 三状态传统磁盘节能算法的实现  25-29
  4.4 动态磁盘状态转换  29-34
    4.4.1 计算系统负荷  29-30
    4.4.2 动态磁盘状态转换算法  30-31
    4.4.3 动态数据交换算法  31-33
    4.4.4 系统理论节能算法  33-34
  4.5 与现存磁盘节能模型的比较  34-38
    4.5.1 3SD-ESM方法  34
    4.5.2 MAID技术  34-35
    4.5.3 PDC技术  35-36
    4.5.4 Hibernator技术  36-38
5 滑动窗口数据块替换算法  38-43
  5.1 应用MQ替换算法  38-40
  5.2 滑动窗口替换算法(SWR)  40-41
  5.3 用户访问数据信息  41-42
  5.4 补充预测方法  42-43
6 实验结果与分析  43-56
  6.1 实验环境  43-44
  6.2 磁盘系统模拟器Disksim  44-47
    6.2.1 Disksim概述  44
    6.2.2 运行Disksim  44-45
    6.2.3 参数文件  45-46
    6.2.4 输入负载  46-47
    6.2.5 源文件分析  47
  6.3 实际系统测试数据  47-48
  6.4 不同的节能模型节能效果对比实验  48-49
  6.5 不同大小的滑动窗口的比较实验  49
  6.6 不同历史访问影响要素对节能的影响  49-51
  6.7 系统负荷分析  51-53
  6.8 磁盘负荷分析  53-54
  6.9 精品课程用户数据实验结果  54-55
  6.10 特殊访问模式下的节能  55-56
7 结论和展望  56-58
  7.1 本文的主要贡献  56
  7.2 后续研究工作  56-57
  7.3 小结  57-58
感谢  58-59
参考文献  59-62
作者简历  62-63
发表的学术论文  63-65
学位论文数据集  65

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