Development of a Single-Level Storage System Capable of Utilizing Next-Generation NVRAM

开发能够利用下一代 NVRAM 的单级存储系统

基本信息

批准号：
18K11245
负责人：
天野浩文
金额：
$ 2.16万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-01 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は，次世代不揮発性メモリ（NVRAM）・半導体ドライブ（SSD）・ハードディスクドライブ（HDD）の３種類の記憶媒体の間で，アクセス頻度の変化等に応じてデータの自動再配置を行うシングルレベルストレージシステムの実装方式を確立し，その効果を確認することを目指している．このシングルレベルストレージシステムは，アクセスされていない間にも再配置を行う自律的・能動的な動作を必要とする．ところが，これまでのOSに搭載されてきた各種デバイスドライバは，呼び出されたときにだけ受動的に動作するルーチンとして構成されているため，ここに常時稼働する能動的な動作を組み込むことは容易ではない．また，迅速なプロトタイプ構築を行う上でも，OSの伝統的なデバイスドライバを改造することは効率的ではない．そこで，本研究では，ストレージ仮想化技術の一つであるiSCSI（internet SCSI）におけるターゲットのオープンソース実装であるtgtデーモンを改造することによってシングルレベルストレージシステムを試作することとした．また，DRAMによる主記憶の一部を用いてエミュレーションを行い次世代NVRAMの代わりとなる疑似ボリュームを実現した．令和元年度までに，３種類のメディアを統一的に扱うブロックアドレスマッピング機構，および，明示的な指示を契機としてデータブロックの再配置を開始するオンデマンド再配置機構を開発した．令和2年度には，一定時間アクセスがなかったときに自動的に起動されるバックグラウンド再配置機構を実装し，予備評価を行った．

这项研究的重点是单个存储系统，该系统可以根据访问频率的变化自动在三种类型的存储介质之间重新定位数据：下一代非易失性存储器（NVRAM）、半导体驱动器（SSD）和硬盘驱动器（HDD）我们的目标是建立一个级别存储系统的实现方法并验证其有效性。这种单级存储系统需要自主和主动操作，即使在没有被访问时也能执行重定位。然而，由于已安装在传统操作系统中的各种设备驱动程序被配置为仅在被调用时被动操作的例程，因此不容易合并一直运行的主动操作。此外，修改操作系统的传统设备驱动程序对于快速原型构建来说效率不高。因此，在本研究中，我们决定通过修改 tgt 守护进程来原型设计一个单级存储系统，该守护进程是存储虚拟化技术 iSCSI（互联网 SCSI）的开源实现。此外，我们还创建了一个伪卷，可以通过模拟 DRAM 主内存的一部分来取代下一代 NVRAM。到2019年，我们已经开发出了统一处理三种媒体的块地址映射机制，以及根据显式指令启动数据块重定位的按需重定位机制。 2020财年，我们实现了一定时间无访问时自动激活的后台重定位机制，并进行了初步评估。