持久性內存存儲系統(tǒng)關鍵技術研究

定　價：￥52.00

作　者：	陳游旻著
出版社：	機械工業(yè)出版社
叢編項：
標　簽：	暫缺

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ISBN：	9787111714033	出版時間：	2022-12-01	包裝：	平裝-膠訂
開本：	32開	頁數(shù)：		字數(shù)：

內容簡介

　　《持久性內存存儲系統(tǒng)關鍵技術研究》由清華大學博士后陳游旻撰寫，內容榮獲2021年度CCF優(yōu)秀博士學位論文獎。全書重新思考了基于持久性內存的存儲系統(tǒng)架構方式，并在操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡系統(tǒng)、存儲軟件等不同層次展開了研究。針對不同的問題，作者均提出了對應的解決方法或解決方案?！冻志眯詢却娲鎯ο到y(tǒng)關鍵技術研究》共七章：第1章引言，主要介紹了研究背景與意義，概述了持久性內存存儲系統(tǒng)，并簡要敘述了全書的研究內容、主要貢獻及組織結構。第2章相關工作，主要介紹了基于持久性內存的單機存儲系統(tǒng)，基于RDMA的分布式系統(tǒng)，以及分布式持久性內存存儲系統(tǒng)。第3章 Kuco：用戶態(tài)與內核態(tài)協(xié)同的文件系統(tǒng)架構，首先概述了研究內容與研究動機，然后介紹了Kuco的總體設計，接著介紹了KucoFS的實現(xiàn)細節(jié)，隨后進行了實驗和性能評估。第4章 ScaleRPC：面向連接分組的分布式內存通信機制，首先概述了研究內容和研究動機，然后介紹了ScaleRPC架構設計，接著進行了實驗和性能評估，然后介紹了ScaleRPC在真實場景下的應用。第5章 Plor：融合悲觀鎖與樂觀讀的并發(fā)控制協(xié)議，首先概述了研究內容、研究背景和研究動機，然后介紹了Plor的基本內容，接著介紹了Plor的總體架構和Chronus的實現(xiàn)細節(jié)，隨后進行了實驗和性能評估。第6章 FlatStore：基于日志結構的鍵值存儲引擎，首先概述了研究內容、研究背景和研究動機，然后介紹了FlatStore架構設計，接著介紹了FlatStore實現(xiàn)細節(jié)，隨后進行了實驗和性能評估。第7章總結與展望，對分布式持久性內存存儲系統(tǒng)的構建及關鍵技術進行了總述，并總結了全書的主要研究工作，隨后對未來的研究進行了展望。

作者簡介

　　陳游旻，清華大學博士后，于2016年在北京航空航天大學沈元榮譽學院獲得工學學士學位，并于2021年在清華大學計算機科學與技術系獲得工學博士學位。主要研究方向包括基于新型硬件的高性能存儲系統(tǒng)設計、數(shù)據(jù)中心處理器調度及尾延遲優(yōu)化、新型持久性內存硬件安全等。在FAST、ASPLOS、USENIX ATC、EuroSys、SIGMOD、VLDB等國際會議及ACM TOS、IEEE TC等權威期刊上發(fā)表論文10余篇，申請專利10余項。曾獲得CCF科學技術獎技術發(fā)明一等獎、華為首屆奧林帕斯獎及百萬懸紅、2019~2020年國家獎學金、2020年度阿里云優(yōu)秀論文產(chǎn)業(yè)獎等；博士學位論文曾獲得2021年度CCF優(yōu)秀博士學位論文獎、ACM ChinaSys優(yōu)秀博士學位論文獎、清華大學優(yōu)秀博士學位論文獎等；博士后期間得到了中國博士后創(chuàng)新人才支持計劃（博新計劃）、清華大學“水木學者”計劃等的資助。

圖書目錄

第1章引言
1.1 研究背景與意義 1
1.2 持久性內存存儲系統(tǒng)概述 5
1.2.1 持久性內存與RDMA技術 5
1.2.2 持久性內存存儲系統(tǒng)發(fā)展趨勢 8
1.2.3 關鍵問題與挑戰(zhàn) 10
1.3 研究內容與主要貢獻 13
1.3.1 研究內容 13
1.3.2 主要貢獻 16
1.4 本書組織結構 19
第2章相關工作
2.1 基于持久性內存的單機存儲系統(tǒng) 20
2.1.1 精簡化的存儲軟件棧設計 21
2.1.2 持久性內存編程模型 25
2.1.3 小結 27
2.2 基于RDMA的分布式系統(tǒng) 28
2.2.1 基于RDMA的鍵值存儲系統(tǒng) 29
2.2.2 基于RDMA的事務系統(tǒng) 31
2.2.3 小結 32
2.3 分布式持久性內存存儲系統(tǒng) 33
2.3.1 訪問模式抽象 33
2.3.2 I/O路徑優(yōu)化 35
2.3.3 小結 36
第3章 Kuco：用戶態(tài)與內核態(tài)協(xié)同的文件系統(tǒng)架構
3.1 概述 37
3.2 研究動機 41
3.3 Kuco總體設計 46
3.3.1 總體架構概述 46
3.3.2 協(xié)同索引 48
3.3.3 兩級鎖 52
3.3.4 三階段寫協(xié)議 54
3.3.5 版本讀協(xié)議 55
3.4 KucoFS實現(xiàn)細節(jié) 58
3.4.1 數(shù)據(jù)布局 58
3.4.2 崩潰一致性及恢復 59
3.4.3 寫保護 62
3.4.4 讀保護 63
3.4.5 內存映射I/O
3.5 實驗和性能評估
3.5.1 實驗環(huán)境設置 65
3.5.2 優(yōu)化技術效果分析 65
3.5.3 Filebench基準測試 74
3.5.4 Redis真實應用 76
3.6 本章小結 77
第4章 ScaleRPC：面向連接分組的分布式內存通信機制
4.1 概述 79
4.2 研究動機 82
4.2.1 RDMA擴展性問題 82
4.2.2 成因分析 83
4.2.3 現(xiàn)有的RDMA擴展性解決方案 86
4.3 ScaleRPC架構設計 88
4.3.1 總體描述 88
4.3.2 連接分組 89
4.3.3 虛擬映射 91
4.3.4 ScaleRPC部署的幾點考慮 94
4.4 實驗和性能評估 95
4.4.1 實驗環(huán)境設置 95
4.4.2 總體性能評估 97
4.4.3 內部優(yōu)化機制分析 101
敏感性分析 103
4.5 ScaleRPC在真實場景下的應用 105
4.5.1 基于ScaleRPC的分布式文件系統(tǒng) 105
4.5.2 基于ScaleRPC的分布式事務系統(tǒng) 107
4.6 本章小結 113
第5章 Plor：融合悲觀鎖與樂觀讀的并發(fā)控制協(xié)議
5.1 概述 114
5.2 背景介紹和研究動機 118
5.2.1 兩階段鎖 118
5.2.2 樂觀并發(fā)控制 119
5.2.3 研究動機 120
5.3 Plor概述 125
5.4 總體架構 127
5.4.1 Plor并發(fā)控制協(xié)議 127
5.4.2 原子鎖 134
5.4.3 隨機指數(shù)退避策略 136
5.5 Chronus實現(xiàn)細節(jié) 137
5.6 實驗和性能評估 139
5.6.1 實驗環(huán)境設置 140
5.6.2 高沖突負載 142
5.6.3 低沖突負載 147
敏感性分析 148
5.7 本章小結 155
第6章 FlatStore：基于日志結構的鍵值存儲引擎
6.1 概述 156
6.2 背景介紹和研究動機 160
6.2.1 部分工業(yè)級負載的典型特征 161
6.2.2 粒度不匹配問題分析 161
6.2.3 傲騰持久性內存硬件特性分析 163
6.2.4 問題與挑戰(zhàn)
6.3 FlatStore架構設計 165
6.3.1 總體描述 166
6.3.2 壓縮日志格式及分配器 167
6.3.3 水平批量持久化技術 173
6.3.4 日志清理 177
6.3.5 系統(tǒng)恢復 178
6.4 FlatStore實現(xiàn)細節(jié) 180
6.4.1 基于哈希索引的FlatStore-H 180
6.4.2 基于樹狀索引的FlatStore-M 181
6.5 實驗和性能評估 181
6.5.1 實驗環(huán)境設置 181
6.5.2 YCSB微觀基準測試 183
6.5.3 FacebookETC負載測試 187
6.5.4 多核擴展性測試 188
6.5.5 內部優(yōu)化機制分析 189
6.5.6 日志清理性能分析 193
6.6 本章小結 194
第7章總結與展望
7.1 分布式持久性內存存儲系統(tǒng)的構建及關鍵技術 195
7.1.1 TH-DPMS總體架構 196
7.1.2 TH-DPMS系統(tǒng)測試及關鍵技術驗證 201
7.2 主要研究工作總結 207
7.3 未來研究展望 210