注册 登录  
 加关注
   显示下一条  |  关闭
温馨提示!由于新浪微博认证机制调整,您的新浪微博帐号绑定已过期,请重新绑定!立即重新绑定新浪微博》  |  关闭

Ooi Beng Chin 黄铭钧

Databases, Machine Learning and Systems

 
 
 

日志

 
 

存储器层次结构感知数据库系统:为下一代存储技术优化的数据库系统  

2010-08-28 22:47:58|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

  下载LOFTER 我的照片书  |

     尽管半导体技术促进了中央处理器领域突飞猛进的发展,但是存储器的发展却很滞后,直到今天,主存和硬盘所采用的技术和30年前依然基本相同。除了硬盘的容量大幅度提高之外,硬盘技术的基本原理几乎没有改变,静态随机存储器(SRAM)和动态随机存储器(DRAM)信息存储的主要介质仍然是电荷。值得注意的是,近年来一些新兴的存储技术可能带来一场革命性的变化。闪存技术正逐渐成熟,并且将成为硬盘的重要竞争者。放眼望去,相变存储器(PCM),磁阻式随机存储器(MRAM)和电阻式随机存储器(RRAM)等一系列技术也都相继走出实验阶段,进入产品开发阶段。我们把这一类存储技术称为存储级内存(SCM --Storage Class Memory)。SCM是可基于位访问的,速度堪比SRAM和DRAM,并且存储密度至少提升了一个数量级。此外,它们都是非挥发性的,耗能明显少于传统存储技术。毫不夸张地说,我们正处于信息存储变革的浪潮之巅。

要让存储级内存(SCM)广泛地使用到电脑设备当中,我们仍需要对它的很多性质进行研究,其中写速度和写持久性便是最重要的两个问题。目前在SCM中,信息存储是通过信元(cell)的物理变化实现的。例如,PCM依赖于晶态的改变,而MRAM依赖于磁化作用的改变,这都导致写速度变慢。此外,物理结构的重复改变会导致材料损耗乃至信元故障。换言之,信元的写入次数是有限的。而SCM的可取之处在于它的高存储密度使得重写信元的可能性将降低,特别是在实现成write leveling算法的形式之后。

虽然在设备级别SCM已经取得了重大突破,但是,如何有效地将其部署在系统上的问题仍然有待研究,特别是在考虑到SCM缺陷的前提下。在这篇文章我们将研究如何建立并且优化以SCM存储技术为基础的数据库系统。数据库,尤其是那些应用于在线事务处理(OLTP),被视为存储密集型的一类重要应用。这些应用的用户希望能够运行基于SCM的计算机系统。如今部署SCM的想法类似于固态硬盘,将上述SCM作为内存或者硬盘的替代品。从用户的角度来看,它们只是出现在系统中的另一个磁盘驱动器。即使在这种情况下使用,上述提到的关于SCM的问题依然需要考虑。倘若在部署系统的时候忽视了以上问题,将会导致系统的效率低下甚至早期故障。因此,我们将重点研究如何将数据库部署在SCM上。为了充分发挥SCM的优势,数据库需要良好的调整和优化,如发明新算法以实现垃圾收集和在数据库运算级别的write leveling;重新研究预取和缓冲策略以适应比硬盘快的存储层;重新测试研究算法以更好地感知存储层次体系。 

上述应用只是将SCM模块视为类似于硬盘和闪存的块设备,虽然这样有良好的向后兼容性,但是它完全忽略了SCM的一项重要优点– 它们能像内存一样按字节寻址并且支持原地执行(in-place execution)。此外,更为重要的是它将使传统存储层次结构变得更加扁平,这也是值得我们研究的一个方向。 在传统的I/O设备上,数据块首先从设备上读到DRAM中。经过处理后,这些数据块将写回到设备上。在这里,我们设想文件读写的I/O接口都重新设计,使得文件成为内存中最重要的处理对象。在这个新的文件系统当中,我们可以直接在SCM设备上操作文件。换言之,在存储器层次结构中,SCM模块被放在与DRAM相邻的位置并且使用相同的内存地址空间。而文件保护,访问权限等相关问题都必须进行研究与解决。基于SCM的数据库的系统架构也必须加以改善以适应这种新型的文件系统。这种做法的潜在好处是,在这个新的层次结构中访问SCM不再需要DRAM和设备之间的数据传输(这部分代价通常很大),因此效率也会更高。

 

 

相变存储器参阅文献:

http://www.eetimes.com/design/memory-design/4204936/The-evolution-of-phase-change-memory?pageNumber=0

  评论这张
 
阅读(1162)| 评论(0)
推荐 转载

历史上的今天

在LOFTER的更多文章

评论

<#--最新日志,群博日志--> <#--推荐日志--> <#--引用记录--> <#--博主推荐--> <#--随机阅读--> <#--首页推荐--> <#--历史上的今天--> <#--被推荐日志--> <#--上一篇,下一篇--> <#-- 热度 --> <#-- 网易新闻广告 --> <#--右边模块结构--> <#--评论模块结构--> <#--引用模块结构--> <#--博主发起的投票-->
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

页脚

网易公司版权所有 ©1997-2017