国家重点基础研究发展规划（973）项目.PDF

国家重点基础研究发展规划（973 ）项目 面向复杂应用环境的数据存储系统理论与技术基础研究 （项目编号：2011CB302300 ） 简 报 [2014] 01 号 总第10 期 项目办公室 编 2014 年07 月01 日 项目研究进展 国家973 计划项目“面向复杂应用环境的数据存储系统理论与技术基础 研究”2014 年上半年，各课题根据项目总体任务、目标和调整方案，围绕面 向服务的异构融合存储体系和复杂应用环境下的泛在存储服务这两个科学 问题推进研究工作。截止2014 年 6 月，项目研究成果在包括 INFOCOM 、 USENIX ATC 、AAAI 、HPDC 等本领域国际顶级会议以及 IEEE TC 、IEEE TPDS 、ACM ToS 等国际权威期刊上共计发表论文 59 篇，申请发明专利共 45 项，获授权专利 17 项，申请软件著作权 1 项，参与标准制定 1 项，培养 博士 24 人、硕士 92 人、博士后出站 1 人。 课题一: 融合存储体系结构与服务架构研究 课题围绕从融合存储系统的组织、面向复杂应用环境的按需服务开展 了研究，发表了 18 篇论文，其中在中国计算机学会推荐的 A 类国际期刊和 会议上发表学术论文７篇（包括 IEEE TC 3 篇、TPDS 2 篇、INFOCOM 2 篇），B 类论文 7 篇（包括 ICDCS 1 篇、USENIX ATC 1 篇、Performance 1 篇、DCC 1 篇、IWQoS 2 篇）。申请专利 11 项，专利授权 7 项；参与标准 制定 1 项；培养博士后 1 人，博士 2 人，硕士生 41 人。 1 通过研究，在融合存储系统和按需服务关键技术等方面取得一定成果： 进一步构建和完善了能够支持Flash/PCM等多种异构存储介质的融合存储 平台，通过采用多通道技术提升固态存储设备的容量和速度，提出海量多 媒体数据基于关联特征的组织管理与查询，实现了海量存储系统中分布式 锁及其一致性的解决方案；提出基于信誉激励的多维存储服务质量保障机 制和固态存储性能隔离技术，针对复杂应用环境下，多样和突发的企业应 用需求合理地分配系统资源以保证应用服务质量；深入开展了面向大数据 应用中重复数据删除技术的研究与优化方法；针对云存储的私密性问题和 可靠性问题，开发了基于高效编码的混合云存储系统等。 主要研究成果包括： (1) 通过设计完成新型的 NAND Flash 和 PCM 硬件子卡，进一步构建和 完善了能够支持 Flash/PCM 等多种异构存储介质的融合存储平台；通过多 通道技术提升容量和速度；进一步优化了主机和设备端的关键软件，包括 FTL、中断、DMA等底层驱动软件，初步实现软件定义固态存储思想。 (2) 基于关联特征的数据组织与面向异构非结构化数据的近似查询技 术。提出Necklace新结构，进行数据特征和行为模式的挖掘、获取和快速 分类，使用增强 cuckoo hashing 来存储相关数据在一个哈希桶，并利用 cuckoo 散列来实现负载平衡，显著降低重新哈希的概率，提供易于使用的、 高性价比的近似查询服务。 (3) 提出一种面向多维存储服务质量保障的 I/O 调度算法 Courier。云 存储系统环境下现有策略不能同时支持应用对带宽和延迟的需求，导致其 不能广泛整合到云存储服务中。Courier 调度算法动态切换于基于反馈的延 迟控制器和基于信誉分配的带宽分配算法之间，并采用了更精细的优先级 粒度，通过实时监控请求最后期限，并采用请求级别的优先级策略以向紧 急请求提供优先服务。通过采用合成和真实负载进行大量对比测试，调度 算法不仅可以满足不同应用的存储性能需求，同时存储系统整体性能也提 升了约 20%。 2 (4) 提出一种面向固态盘设备的调度算法 FBCQ，为并发应用提供性能 隔离并优化存储系统整体性能。FBCQ 采用二层调度框架，上层调度器负责