导读:本文包含了硬盘阵列论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:SSD阵列架构设计,冷热数据区分,RAID-0,负载均衡
硬盘阵列论文文献综述
张强,梁杰,许胤龙,李永坤[1]（2019）在《基于工作负载感知的固态硬盘阵列系统的架构设计与研究》一文中研究指出在RAID-0阵列中设计了一种基于冷热数据分离存储的固态硬盘阵列系统架构HA-RAID,并结合滑动窗口技术进行优化.其主要思想是,利用固定长度的滑动窗口将阵列系统中的盘划分为普通盘和热点盘,热点盘专门存放热数据,普通盘存放普通数据,且阵列中各盘的角色随着滑动窗口的移动而不断变化.在8块商用固态硬盘组成的RAID-0阵列系统上对HA-RAID予以实验分析.实验结果表明,相比于未引入冷热数据分离机制的原始RAID-0做法,HA-RAID可以将热数据相对均匀地存储到各个盘上,很好地实现了阵列系统级的负载和磨损均衡,从而将阵列中热点盘出现的比例降低到几乎为0.在真实的企业级工作负载下,相比原始RAID-0,HA-RAID减少12.01%～41.06%的平均响应时间,很好地实现了阵列系统级的I/O性能提升.(本文来源于《计算机研究与发展》期刊2019年04期）
徐娇娇[2]（2017）在《弹簧减振器在机械硬盘阵列减振中的应用》一文中研究指出机械硬盘相对于固态硬盘而言,具有容量大、存储速度快,使用寿命长,功耗低,重量轻等优点,广泛的应用在各类型的军工电子产品领域,因军用电子设备通常所处的环境相当苛刻,必须严格遵循相关国军标规定的振动、冲击等环境试验要求。本文针对机械硬盘防震抗摔性能较差的实际情况,分析了弹簧减振器减震原理,并应用在某款便携式服务器产品上,有效解决了机械硬盘在经历振动、冲击等环境试验之后出现无法读取数据等问题。本文提供的方法对于提高服务器产品中机械硬盘的可靠性具有一定工程参考价值。(本文来源于《中国新通信》期刊2017年23期）
张毅[3]（2017）在《基于FPGA的SATA3.0硬盘阵列控制器设计》一文中研究指出随着航天技术的不断发展,卫星通信技术日益成熟,能够实现空对地的大容量、高速率的数据传输。虽然在现代通信中,高速数据的传输技术发展十分迅速,但是高速数据存储技术的瓶颈依然很难突破。导致高速采集的数据不能及时有效存储。在我国天地一体化网络的背景下,越来越多的卫星、空间站等复杂航天器要对地面高速传输大量数据,要求地面在有限的时间内将数据存储以便于后期处理。尤其是在非同步卫星过顶时间短的情况下,卫星数据传回速度可达10Gbps,而现在计算机存储速度远远跟不上数据的传输速度。因此研究一种能够将海量数据实时的高速存储并便于携带的设备具有重要意义。国内的硬盘存储技术起步较晚,市面上较常见基于SATA2.0协议的硬盘控制器,2009年Serial ATA委员会提出了传输速度可达到600MB/s的第3代SATA协议标准后,SATA3.0接口的硬盘控制器一直处于研究发展的过程中。本文以SATA3.0接口硬盘作为存储载体,以两块硬盘通过按位分配构成RAID0阵列,以FPGA逻辑控制实现硬盘控制器直接进行硬盘数据读写,包括以逻辑控制实现协议应用层读写,从而能够避开操作系统的介入,实现数据的高速读写。文中首先对SATA3.0协议的物理层、链路层、传输层、应用层进行了结构和功能分析,介绍了RAID0阵列实现原理和方法并给出了硬盘阵列控制器的整体设计方案。其次,利用Verilog语言对SATA3.0硬盘控制器进行了详细的设计以及功能仿真,最后通过数据分配单元实现RAID0硬盘阵列并对数据分配单元进行数据读写仿真。通过仿真测试,验证了设计的正确性,实现了在150MHz时钟下的单块硬盘600MB/s,两块SATA3.0硬盘组成的RAID0阵列1.2GB/s的读写速度。(本文来源于《河北大学》期刊2017-05-01）
李振华,楼向雄[4]（2017）在《固态硬盘RAID阵列技术进展》一文中研究指出固态硬盘作为一种新型闪存设备,因高性能比、高可靠性、低功效等优点倍受关注。然而,固态硬盘的存储可靠性与访问高效性在大数据时代面临越来越大的挑战。通过RAID控制器联结多个硬盘存储设备,形成固态硬盘RAID阵列,能够为用户提供大容量存储空间,保证高效的并行访问性能,同时提供不同程度的可靠性保证。本文通过系统阐述固态硬盘RAID阵列技术的研究现状,对不同RAID机制进行分类总结。在多个固态硬盘构成的RAID阵列方面,根据磁盘之间损耗机制的不同,对两种代表性研究情况进行概括;在固态硬盘内部的芯片级RAID方面,主要对延迟校验数据更新的RAID技术、高性能高可靠性的RAID技术、增强可靠性的RAID技术及嵌入式RAID技术的特点与不足进行阐述。最后,对固态硬盘RAID阵列技术进行总结分析,并提出今后该领域的研究重点和方向,主要包括:嵌入式RAID技术、可靠性分析等。(本文来源于《世界科技研究与发展》期刊2017年01期）
易伟[5]（2016）在《固态硬盘与阵列加固方法研究》一文中研究指出为了获得更高的存储密度,闪存的工艺尺寸进一步缩小。然而,闪存中出现比特错误的概率也在增加,单纯通过纠错码来保证固态硬盘的可靠性已愈发艰难。本文针对固态硬盘中的比特错误、潜在的扇区错误以及固态阵列中的盘老化问题展开研究,并分别在比特级别、扇区级别和盘级别提出加固方法,主要工作如下:第二章提出一种基于丢数概率的固态硬盘个体可靠性评价方法和一种固态硬盘剩余寿命预测方法。闪存的可靠性随着使用时间的增加不断降低,固态硬盘的可靠性也相应降低。本章对闪存出错特性进行了详细地测试与分析,明确了擦写次数和保存时间是决定闪存页误码率的主要因素,并建立了闪存比特错误模型,为固态硬盘可靠性分析打下基础。本章基于页误码率分布模型对固态硬盘丢数概率进行精确地计算,基于页误码率的增长模型对固态硬盘的剩余寿命进行实时地估计。仿真验证表明丢数概率与剩余寿命能够精确反映单块固态硬盘的可靠性。第叁章提出一种基于闪存页寿命感知的比特错误清理方法。本章分析了比特错误随着保存时间增加而累积增长的规律,周期性地利用纠错码对比特错误进行清理,降低固态硬盘的丢数风险。为了降低比特错误清理时间开销,本方法只对丢数概率较大的页块进行比特错误清理。根据闪存块保存数据的热度采取不同的比特错误清理策略,通过缩短纠错码来提升热块的纠错能力,通过比特错误日志来保证冷块中数据的安全。仿真验证表明本文提出的比特错误清理方法能够在非常小的时间开销下,对丢数概率较大的闪存页进行有效的风险控制,显着提升固态硬盘的可靠性并延长其使用寿命。第四章提出一种基于自适应Reed-Solomon(RS)码的盘内冗余加固方法。潜在的扇区错误和盘故障是固态阵列的主要错误模式,本章结合盘内冗余机制与RAID技术来同时纠正扇区错误和盘故障。为了降低盘内冗余空间的开销,本章构造了一种可感知闪存磨损的自适应RS码,其冗余的比重随着闪存的老化不断的增加。本章结合闪存特殊的结构与编程方式,采用一种基于闪存块的纵向物理条带结构,有效地消除校验更新开销。仿真验证表明本章提出的盘内冗余方法以较小的性能损耗与冗余空间开销,保证了固态硬盘与阵列的可靠性,并显着延长了固态硬盘与阵列的使用寿命。第五章提出一种基于级差老化机制的固态阵列加固方法。固态阵列中所有的盘同时老化后产生非常大的丢数风险。本章提出一种通过容量级差来形成老化级差的机制,使阵列中的所有固态硬盘形成新老更替的循环。在RAID的冗余机制下,通过年轻盘来保护老化盘,从而减少可靠性的波动。仿真验证表明本文提出的方法相比基于校验的级差老化阵列级差形成时间和重构时间显着减少且读写性能更强。本文通过研究闪存中比特错误的特性并结合其特殊的操作方式,通过不同层级的加固方法,以非常小的性能损耗与空间开销,化解了固态硬盘中不断增长的比特错误、潜在的扇区错误和固态阵列中固态硬盘老化带来的威胁。(本文来源于《国防科学技术大学》期刊2016-11-01）
韩慧芳[6]（2016）在《一种基于SATA硬盘阵列的数据存储与控制系统设计研究》一文中研究指出SATA硬盘已经基本取代了传统的PATA硬盘,SATA硬盘数据传输可靠性高、串口结构简单,而且支持热插拔等工作需求,是未来PC机硬盘发展的必然趋势。随着现代社会对硬盘读写速度要求日益提高,加之现代数据体积日益增大,如何通过硬盘阵列系统实现对多块硬盘内容的高速读写,并保证数据结构的稳定性和数据安全,更是成为科研单位实践研究的重点。随着人们对硬盘存储量和读写速度要求不断提高,对SATA硬盘阵列数据存储与控制系统成果显着。本文首先探讨了SATA硬盘阵列数据存储与控制系统的工作原理,并对一种SATA硬盘阵列存储与控制系统的硬件设计和软件设计展开研究,为SATA硬盘阵列数据存储与控制系统的设计提供资料参考。(本文来源于《数字技术与应用》期刊2016年09期）
沈标标[7]（2016）在《基于热度感知的固态硬盘及其阵列系统写放大优化研究》一文中研究指出海量数据的出现,使得存储系统比以往任何时候更加面临挑战。固态硬盘的兴起和应用,缓解了存储系统面临的可靠存储和快速访问的需求,但同时也存在着在可靠性、磨损次数和垃圾回收等方面的很多约束。为了减小固态硬盘约束对存储系统的影响,我们通过感知工作负载的访问特点,开展了如下工作：(1)基于热度感知的固态硬盘写放大优化研究固态硬盘垃圾回收过程中的写放大问题,一定程度上会降低固态硬盘的访问性能和使用寿命,而工作负载的数据访问不均匀性会加剧这种影响,将冷热数据分离存储则可以极大地减少写放大问题。为此,我们首先借助于多个LRU表提出了一种轻量级的热数据识别方法(GLRU),该方法需要较小的内存和计算开销,适用于一般的工作负载：然后我们在固态硬盘仿真工具Disksim+SSD Extension中部署GLRU以实现固态硬盘内部冷热数据的分离存储,并进行了实验验证。实验结果表明对比没有将冷热数据分离存储的做法,我们的做法可以减少固态硬盘做垃圾回收的开销达到73.1%,对比两个已有的最先进的热数据区分方法,我们的做法可以减少固态硬盘做垃圾回收的开销分别达到59.1%和62.1%,减少计算开销达到44.3%和77.5%。(2)基于热度感知的固态硬盘阵列系统写放大优化研究基于固态硬盘的容错阵列系统很好的保证了数据的可靠存储和高效访问,但传统的校验块更新方式并不适用于固态硬盘容错阵列系统。为了减少校验块更新对固态硬盘阵列系统性能的影响,一种不更新原校验块的弹性条带写机制校验块更新方式被引入,但是其需要引入系统级的垃圾回收过程,工作负载中的访问不均匀性会加剧该系统级垃圾回收过程中的写放大。针对于此,我们在采用弹性条带机制校验块更新方式基础上,引入了一种工作负载感知方案。首先,我们使用GLRU方法进行冷热数据的识别,然后我们将识别的不同热度级别的数据分组缓存,当某一缓存组满时,我们将整组缓存数据编码后连续写入到固态硬盘阵列系统中。通过将设计的方案部署到实际系统中进行实验验证,我们得出：相比于未引入冷热数据分离机制的做法,我们的做法可以在RAID5(和RAID6)系统上减少30.0%o-70.6%(和23.9%-63.2%)的写块数,同时减少了60.9-79.3%(和56.8%-80.9%)的平均响应时间,而且很好的实现了阵列系统级的磨损均衡。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2016-04-20）
胡志,陈宏文,李作家,夏红林[8]（2016）在《GE Lightspeed16 CT日常维护及图像硬盘阵列改进的方案》一文中研究指出GE Lightspeed16螺旋CT是GE公司2003年投入市场的机型,一直以性能稳定,故障率低得到同行的肯定,目前该型号设备以及衍生机型在我国的大中型医院的装机数量颇高。我院影像中心于2003年引入了一台该设备,十多年来,该设备一直坚持设备科工程师自主维修和预防性保养,目前该设备仍然为我院影像中心的主力机型,已为医院创造了巨大的经济效益。(本文来源于《广东省医学装备学会2016年度学术年会暨第四届理事会第一次全体理事会议资料汇编》期刊2016-04-08）
李秦[9]（2015）在《一种基于SATA硬盘阵列的数据存储与控制系统设计》一文中研究指出针对在重要科学实验活动中的数据存储不能满足大容量和高速传输的问题,提出一种基于ARM与SATA硬盘阵列的数据存储控制系统。本设计采用的AT91RM920作为CPU处理芯片,SIl3124作为SATA硬盘控制器,以FPGA作为系统逻辑处理模块,从而通过SATA硬盘阵列实现对数据的高速传输与大容量存储。(本文来源于《电子设计工程》期刊2015年15期）
潘玉彪[10]（2015）在《固态硬盘容错阵列系统的性能优化研究》一文中研究指出基于固态硬盘的容错阵列系统能够很好的应对海量数据时代可靠存储和高效访问的挑战。一方面,容错阵列系统(简称阵列系统)能够提供高并发访问,并通过存储冗余信息保障数据可靠性；另一方面,具有更高访问性能、更低能耗和更强抗震性的固态硬盘能够进一步提升容错阵列系统的性能。然而,固态硬盘在磨损次数、可靠性、垃圾回收等方面的约束影响着固态硬盘容错阵列系统的性能和寿命。因此,本文通过结合固态硬盘约束和工作负载特点,优化固态硬盘容错阵列系统的性能和寿命。具体来说,我们在存储介质层设计编码方法以达到系统级别磨损均衡、在文件系统层研究工作负载感知机制、在应用层探索数据迁移方案。本文的主要研究内容与贡献如下：(1)固态硬盘阵列系统的磨损均衡研究为保证数据可靠性,基于固态硬盘的存储系统需引入冗余机制,例如,部署RAID阵列。传统的RAID5、RAID6,以及基于Reed-Solomon编码的阵容系统能够分别容忍一个存储设备、两个存储设备以及任意多个存储设备出错。然而,工作负载访问倾斜性和局部性特点使得阵列系统中各块固态硬盘老化不一致,整个阵列系统磨损不均衡。这种现象最终导致有些固态硬盘先于其他固态硬盘失效,进而缩短固态硬盘阵列系统使用寿命。为了解决这个问题,我们首先提出了对角线编码(DCS)。该编码能够将更新依赖性均匀地分布在所有固态硬盘上,进而取得较好的系统级别磨损均衡。针对用户请求总是对齐一个条带的访问模式——例如每个条带内部所有数据块接收相同的写操作次数,而各个条带之间接收的写操作次数可以不同一—对角线编码能够取得完美的系统级别磨损均衡、有效延长阵列系统寿命。为了放松上述约束,我们在实际部署中提出对角线编码增强型策略(DCS+)。该增强型策略采用缓存设计对不同类型的请求产生不同的响应,使得固态硬盘阵列系统在各种类型的数据访问模式下都能取得系统级别磨损均衡。我们基于实际的工作负载,在被学术界广泛认同的固态硬盘模拟器DiskSim+SSD Extension上开展广泛的实验。实验结果表明,我们的工作能够延长阵列使用寿命、提高系统访问性能。(2)固态硬盘阵列系统的工作负载感知机制研究传统的阵列系统常常采用读-修改-写或读-重构-写机制来进行校验块的更新。但是这两种机制依然会给阵列系统带来许多额外的I/0访问,进而降低固态硬盘阵列系统的性能。近年来,有研究者为固态硬盘阵列系统提出了弹性条带写机制。当数据块需要更新时,该机制将这些需要更新的数据块重构成新的条带,而不是对相应的校验块进行更新。弹性条AI写作机制能够有效的减少检验块更新带来的开销,然而,它引入了阵列级别垃圾回收操作,这将极大影响固态硬盘阵列系统的性能和寿命。为了解决这个问题,我们首先使用热度感知缓存将进入阵列系统的数据块按照它们的热度值进行划分并缓存进相应的热度组,然后使用分组弹性条带写机制将不同热度组的数据块写入阵列系统的不同区域。为了验证该设计的有效性,我们将热度感知缓存和分组弹性条带写机制部署到由八块固态硬盘构成的RAID5阵列系统中。实验结果表明,相较于弹性条带写机制,我们提出的机制能够减少26%--65%的阵列级别垃圾回收写操作,将平均响应时间降低到原先的17.2%--63.9%,并有助于达到系统级别磨损均衡。(3)固态硬盘阵列系统的数据迁移研究阵列系统经常需要通过增加存储设备(也称为阵列扩容)来提供更大的存储空间和更高的并行性。当增加的存储设备加入阵列系统之后,系统开始启动数据迁移。传统的数据迁移策略都是针对普通硬盘阵列系统进行设计,而固态硬盘固有的特点给阵列系统的数据迁移策略带来新的挑战。当固态硬盘阵列系统需要进行设备扩容时,工作负载的访问倾斜性和局部性已经使得各块固态硬盘触发垃圾回收操作的频率不尽相同,并导致各块固态硬盘的读写性能出现差异。因此,我们需要在这种异构的环境下为固态硬盘阵列系统设计新的数据迁移策略。于是,我们为异构的固态硬盘阵列系统分别提出快速扩容迁移策略和快速访问迁移策略。前者旨在从性能更好的固态硬盘读取更多的数据写入新加入的固态硬盘,目标在于快速完成数据迁移操作；后者旨在从性能更差的固态硬盘读取更多的数据写入新加入的固态硬盘,目标在于优化扩容后的用户访问性能。接着,我们通过DiskSim+SSD Extension开展广泛的模拟实验来验证这两种迁移策略的有效性。最后,我们实验分析了这两种数据迁移策略的优缺点,并分析了两种策略在系统部署时的优劣势与技术挑战,为系统实现者在固态硬盘阵列系统中部署数据迁移提供参考。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2015-05-01）
硬盘阵列论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
机械硬盘相对于固态硬盘而言,具有容量大、存储速度快,使用寿命长,功耗低,重量轻等优点,广泛的应用在各类型的军工电子产品领域,因军用电子设备通常所处的环境相当苛刻,必须严格遵循相关国军标规定的振动、冲击等环境试验要求。本文针对机械硬盘防震抗摔性能较差的实际情况,分析了弹簧减振器减震原理,并应用在某款便携式服务器产品上,有效解决了机械硬盘在经历振动、冲击等环境试验之后出现无法读取数据等问题。本文提供的方法对于提高服务器产品中机械硬盘的可靠性具有一定工程参考价值。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
硬盘阵列论文参考文献
[1].张强,梁杰,许胤龙,李永坤.基于工作负载感知的固态硬盘阵列系统的架构设计与研究[J].计算机研究与发展.2019
[2].徐娇娇.弹簧减振器在机械硬盘阵列减振中的应用[J].中国新通信.2017
[3].张毅.基于FPGA的SATA3.0硬盘阵列控制器设计[D].河北大学.2017
[4].李振华,楼向雄.固态硬盘RAID阵列技术进展[J].世界科技研究与发展.2017
[5].易伟.固态硬盘与阵列加固方法研究[D].国防科学技术大学.2016
[6].韩慧芳.一种基于SATA硬盘阵列的数据存储与控制系统设计研究[J].数字技术与应用.2016
[7].沈标标.基于热度感知的固态硬盘及其阵列系统写放大优化研究[D].中国科学技术大学.2016
[8].胡志,陈宏文,李作家,夏红林.GELightspeed16CT日常维护及图像硬盘阵列改进的方案[C].广东省医学装备学会2016年度学术年会暨第四届理事会第一次全体理事会议资料汇编.2016
[9].李秦.一种基于SATA硬盘阵列的数据存储与控制系统设计[J].电子设计工程.2015
[10].潘玉彪.固态硬盘容错阵列系统的性能优化研究[D].中国科学技术大学.2015