检索结果-南通市图书馆

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

面向NVMe固态硬盘的共享缓存分区方案

面向NVMe固态硬盘的共享缓存分区方案

作者：刘伟光华中科技大学

学位级别：硕士

基于非易失性内存主机控制器接口规范(Non-Volatile Memory Express,NVMe)协议的固态硬盘已经被广泛应用于存储系统中,NVMe协议可以提供多个I/O队列和高速总线以最大程度地提高数据传输率。NVMe固态硬盘借助多流接口将生命周期相近的数... 详细信息

基于非易失性内存主机控制器接口规范(Non-Volatile Memory Express,NVMe)协议的固态硬盘已经被广泛应用于存储系统中,NVMe协议可以提供多个I/O队列和高速总线以最大程度地提高数据传输率。NVMe固态硬盘借助多流接口将生命周期相近的数据存储在相同或临近的闪存块以增强性能。固态硬盘中板载动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory,DRAM)缓存可以有效地减少闪存访问并延长闪存的寿命,提高存储系统的整体效率。在传统固态硬盘中,缓存被用作所有流的共享缓存或每个流的静态分区缓存。传统的共享缓存或者静态缓存分区没有充分考虑流特性,降低某些流的性能,没有充分利用有价值的缓存资源。针对以上问题,提出了一种用于NVMe固态硬盘的基于神经网络的共享缓存管理方案(Machine Learning-based Cache Management,MLCache)。该方案基于重用距离和神经网络对固态硬盘中的数据缓存和缓存映射表动态缓存分区。该方案以最大化命中率、提高固态硬盘的生命周期为目标,并保证系统整体公平性。MLCache使用人工神经网络为缓存空间分配问题建立模型。通过学习重用距离分布对缓存分区的影响,MLCache建立了独立于工作负载的神经网络模型。在固态硬盘运行时,MLCache持续监测工作负载的重用距离分布并将其输入训练好的人工神经网络,最终得到空间高效的分区决策。针对公平性保障问题,提出了基于命中率的并行写回策略,通过并行写回降低了不公平负载的开销,保证了公平性。实验结果表明,MLCache在数据缓存上的写命中率比传统均分缓存方案提高了24.3%,在缓存映射表上的写命中率比传统缓存映射方案提高了19.8%。与传统缓存固态盘性能相比,基于MLCache的固态盘的垃圾收集时间减少了10.1%,响应时间减少了16.7%,写放大减少了12.3%。MLCache垃圾收集时间近似于理想缓存分区的模型,与理想模型相似度为95.5%。MLCache能够有效确保公平性,降低固态硬盘延迟。

关键词：固态硬盘缓存分区重用距离机器学习公平性

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于分类的预取感知缓存分区机制研究

基于分类的预取感知缓存分区机制研究

作者：陈玲玲合肥工业大学

学位级别：硕士

预取技术通过提前将处理器所需的数据获取到缓存中,可以有效的隐藏内存访问延迟,但预取可能会给正常的缓存访问带来负面影响。此外,随着处理器从单核处理器发展到多核处理器,使得多个核心竞争最后一级共享缓存,缓存争用给预取技术带来... 详细信息

预取技术通过提前将处理器所需的数据获取到缓存中,可以有效的隐藏内存访问延迟,但预取可能会给正常的缓存访问带来负面影响。此外,随着处理器从单核处理器发展到多核处理器,使得多个核心竞争最后一级共享缓存,缓存争用给预取技术带来了巨大挑战。对于多样化的应用程序工作集,如何既可以使用预取来隐藏内存访问延迟,又可以减少由于共享缓存竞争而导致的核间干扰成为热点问题。根据程序在运行过程中发出访存指令的频率,可以将程序分为内存密集型程序和非内存密集型程序。但,现有的预取机制和缓存分区机制都没有考虑非内存密集型程序的特征,无法提升其性能。因此,本文从非内存密集型程序的特性出发提出了的两种机制,既保证了内存密集型程序性能不受影响,又提升非内存密集型程序的性能。由于非内存密集型程序发出的访存请求远低于其他程序,硬件预取难以发现请求之间的联系,盲目的配置激进的预取会导致缓存污染,影响其他程序的性能。因此,为了改善非内存密集型程序的性能,本文提出了两种机制:(1)针对非内存密集型程序发出的访存指令少且局部性不强的特性,提出了基于分类的动态调整预取。该方法通过在运行时实时监控应用程序的特性,如预取的准确性,来动态的调整预取的激进程度。对于大多数程序,只要预取准确性大于预先设定的阈值,则提高当前程序的预取激进程度。但对于非内存密集型程序,为了防止过于激进的预取配置将其他潜在有用的数据块挤出Cache,会对非内存密集型程序的预取激进程度调整进行更加严格控制。此外,该机制还明确了何时打开预取器,若预取器处于关闭状态,但性能却依旧处于下降趋势,这有很大可能是因为内存访问延迟过大而导致的性能下降,此时应及时打开预取器,利用预取的优势,尽量减少应用程序的访存延迟,避免性能进一步损失。(2)针对非内存密集型程序容易受到其他程序干扰的特性,提出了基于分类的预取感知缓存分区。该方法通过实时监控多核处理器中运行的应用程序的类型,动态的选择最合适的缓存分区方式。当多核处理器中存在非内存密集型程序时,会在共享缓存中划出一个分区,避免其他程序对其的干扰。此外,该机制还考虑了预取友好型程序的特性,由于该类程序可以通过预取获得较大的性能提升,所以当处理器中存在预取友好型程序时,该机制也会在共享缓存中划出一个分区来避免其他程序对其的干扰。当多核系统中不存在这两种程序时,上述两类分区重新并入共享缓存中,尽量避免有效缓存容量减少给其他程序带来性能下降。该机制既弥补了预取机制忽视非内存密集型程序而导致的性能下降,又保证了预取友好型程序的性能优势。

关键词：高速缓存寄存器多核处理器共享缓存硬件预取缓存分区

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于分类的预取感知缓存分区机制

智能计算机与应用 2021年第6期11卷 20-25页

作者：陈玲玲焦童汪玲安鑫李建华合肥工业大学计算机与信息学院合肥230009 安徽交通职业技术学院合肥230051

在多核处理器中,硬件预取技术是解决存储墙问题的主要技术之一,是对高速缓冲寄存器的优化。但是现有的预取技术大多只考虑内存密集型程序的性能优化,而忽视了非内存密集型程序因预取而受到的干扰。针对这个问题,本文提出基于分类的预取... 详细信息

在多核处理器中,硬件预取技术是解决存储墙问题的主要技术之一,是对高速缓冲寄存器的优化。但是现有的预取技术大多只考虑内存密集型程序的性能优化,而忽视了非内存密集型程序因预取而受到的干扰。针对这个问题,本文提出基于分类的预取感知缓存分区机制利用自适应预取控制和缓存分区技术,可以动态调整预取的激进程度和合理分配共享缓存,该机制使用Champsim进行仿真实验。实验结果表明该机制可以有效提高非内存密集型程序的吞吐量,减少核间干扰,提高系统的性能和公平性。

关键词：高速缓冲寄存器多核处理器共享缓存硬件预取缓存分区

片上多核处理器共享资源分配与调度策略研究综述

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

计算机研究与发展 2013年第10期50卷 2212-2227页

作者：王磊刘道福陈云霁陈天石李玲中国科学院计算机系统结构重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049 龙芯中科技术有限公司北京100190

对于片上多核处理器,如何在多线程间公平有效地分配调度有限的共享资源是一个很重要的问题.随着处理器核规模的增长,多线程对于系统中有限的共享资源的争夺将愈发激烈,由此导致的对于系统性能的影响也将更加显著.为了缓解乃至解决这一问... 详细信息

对于片上多核处理器,如何在多线程间公平有效地分配调度有限的共享资源是一个很重要的问题.随着处理器核规模的增长,多线程对于系统中有限的共享资源的争夺将愈发激烈,由此导致的对于系统性能的影响也将更加显著.为了缓解乃至解决这一问题,除了增加可用共享资源外,一个能够公平有效地在多线程间分配共享资源的调度算法也至关重要.在各类共享资源中,对于系统性能有着最大影响的是共享缓存和动态随机存储器(dynamic random-access memory,DRAM)系统.对于共享缓存,可以通过缓存分区来降低由于线程间的争夺所带来的影响;对于DRAM系统,可以采取适当的调度算法来调节各个线程发出的访存请求的服务优先级,从而改善系统性能.首先分别以系统吞吐量和公平性为优化目标介绍了一系列对共享缓存的分区调度算法,并针对缓存分区粒度过大的问题给出了相关解决方案.然后从利用线程的访存行为特征和借鉴网络路由算法等多个角度介绍了DRAM的调度算法.研究了从全局出发的联合调度算法,以解决针对不同共享资源的调度算法间相互矛盾的问题.最后从不同角度对于今后的研究进行了展望.

关键词：片上多核处理器多线程共享缓存缓存分区访存调度

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

多核系统共享内存资源分配和管理研究

计算机学报 2015年第5期38卷 1020-1034页

作者：高珂陈荔城范东睿刘志勇中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049 中国科学院计算技术研究所移动计算与新型终端北京市重点实验室北京100190

对于共享内存资源的多核系统来说,分配和管理有限的内存资源是一个非常重要且具有挑战性的问题.随着处理器核数的快速增长,不同线程间的访存请求对系统中共享内存的竞争也愈发激烈,由此导致的对系统性能和系统公平性的影响也更加显著.... 详细信息

对于共享内存资源的多核系统来说,分配和管理有限的内存资源是一个非常重要且具有挑战性的问题.随着处理器核数的快速增长,不同线程间的访存请求对系统中共享内存的竞争也愈发激烈,由此导致的对系统性能和系统公平性的影响也更加显著.为了缓解这一问题,除了增加可用共享资源外,公平高效地管理和利用共享内存资源至关重要.在各类共享资源中,对系统性能影响最大的是共享Cache和DRAM.文中将这两级共享内存资源的分配和管理研究归结为三个重要方面,包括共享缓存分区、访存请求调度以及地址映射优化,并从优化系统吞吐率和公平性方面分析总结了一系列共享缓存分区策略,从缓解多线程对DRAM的竞争和相互干扰方面分析概括了一系列访存调度算法和地址映射策略.最后对共享内存资源未来的研究和发展做了总结和展望.

关键词：多核系统共享缓存缓存分区动态随机存储器访存调度地址映射

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

基于性能隔离的缓存优化技术研究

计算机研究与发展 2011年第S1期48卷 298-305页

作者：司成祥孟晓烜许鲁中国科学院计算技术研究所北京100190 中国科学院研究生院北京100049

在共享存储环境中,传统全局缓存管理的两个缺陷:1)共享缓存空间的多个应用之间相互干扰,每个应用不能公正地共享缓存资源.2)总体的缓存资源利用率较低.设计了一种基于分区的缓存管理系统——PB-Cache.它通过对缓存资源进行分区管理,每... 详细信息

在共享存储环境中,传统全局缓存管理的两个缺陷:1)共享缓存空间的多个应用之间相互干扰,每个应用不能公正地共享缓存资源.2)总体的缓存资源利用率较低.设计了一种基于分区的缓存管理系统——PB-Cache.它通过对缓存资源进行分区管理,每个应用具有自己独立的缓存分区,从而减少了不同类型应用负载之间相互干扰.同时,根据具体应用负载特征,每个缓存分区可选择最优的缓存容量从而提高分区缓存资源利用率.为验证PB-Cache在实际系统中的可行性和有效性,在Linux内核下实现了该系统.实验数据表明,系统的读性能和Linuxvfscache相当,而写性能要好于Linuxvfscache,表明了系统实现的有效性.在性能隔离测试中,整体平均性能提升45%,最大提升67%;单个应用性能最大提升136%.这说明了PB-Cache的缓存分区机制有效地实现了应用性能隔离,使得应用之间的性能干扰明显降低;而且根据应用的缓存收益,合理地分配每个应用的缓存容量,有效提高了应用的整体性能.

关键词：缓存管理性能隔离区分服务缓存分区共享存储

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

命名数据网络缓存污染防御机制研究

命名数据网络缓存污染防御机制研究

作者：周杰重庆邮电大学

学位级别：硕士

作为未来网络代表性的架构,命名数据网络(Named Data Networking,NDN)以内容为中心,具有网内缓存的功能。网内缓存能够储存经过它的数据满足后续请求,实现高效地内容检索。但是,网内缓存在带来便利的同时也引入了安全隐患。攻击者可以... 详细信息

作为未来网络代表性的架构,命名数据网络(Named Data Networking,NDN)以内容为中心,具有网内缓存的功能。网内缓存能够储存经过它的数据满足后续请求,实现高效地内容检索。但是,网内缓存在带来便利的同时也引入了安全隐患。攻击者可以通过请求近乎无用的内容或者传播伪造数据,让其驻留在网内缓存中,达到污染缓存的目的。目前对于缓存污染的研究主要集中在内容流行度和签名认证两个方面。前者会损害合法用户的利益;后者签名验证开销大且无法从源头抑制攻击。本文旨在探索一种防御机制,在减轻验证开销的同时也能有效地抑制攻击,保证合法用户的利益。本文主要的工作如下:1.针对基于内容流行度的方案损害合法用户利益的问题,本文提出了缓存分区的方案。该方案将缓存划分为两个部分,分别保存不同流行度的内容。为了评估内容流行度,引入了请求数量和请求用户数。最后使用了相对熵用于检查流行度异常情况。仿真结果表明,相比于原生NDN缓存命中率能够提升1.5倍左右,同时请求时延能够下降28%左右。2.针对无法实时感知网络环境及时调整防御措施的问题,本文提出了一种基于深度强化学习的防御机制。该方案通过搜集部分路由节点的相关数据训练智能体,让智能体从动作空间中选取动作抵御攻击。最后,请求时延被引入奖励函数用于评判智能体的动作。实验表明该方案能较好地抵御攻击。正常用户的请求命中率为0.711,原生NDN为0.263,提高2.7倍左右。3.针对签名验证开销大以及无法从源头抑制伪造数据扩散的问题,本文提出了一种基于信誉机制的防御方案。用户对数据进行签名验证并反馈信息。中间节点使用布隆过滤器记录信息并评估接口的信誉度。节点根据信誉度选择是否验证数据以及兴趣包转发的接口,从而减轻验证的开销避免伪造内容的扩散。仿真结果表明网络中伪造内容的数量相较于原生NDN减少了84%左右,能有效地阻止伪造内容的扩散。

关键词：命名数据网络深度强化学习接口信誉度缓存污染缓存分区

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于性能隔离的缓存优化技术研究

基于性能隔离的缓存优化技术研究

2010年第16届全国信息存储技术大会（IST2010）

作者：司成祥孟晓烜许鲁中国科学院计算技术研究所中国科学院研究生院

在共享存储环境中,传统全局缓存管理的两个缺陷:1)共享缓存空间的多个应用之间相互干扰,每个应用不能公正地共享缓存资源.2)总体的缓存资源利用率较低.设计了一种基于分区的缓存管理系统——PB-Cache.它通过对缓存资源进行分区管理,每个应用具有自己独立的缓存分区,从而减少了不同类型应用负载之间相互干扰.同时,根据具体应用负载特征,每个缓存分区可选择最优的缓存容量从而提高分区缓存资源利用率.为验证PB-Cache在实际系统中的可行性和有效性,在Linux内核下实现了该系统.实验数据表明,系统的读性能和Linux vfs cache相当,而写性能要好于Linux vfs cache,表明了系统实现的有效性.在性能隔离测试中,整体平均性能提升45%,最大提升67%;单个应用性能最大提升136%.这说明了PB-Cache的缓存分区机制有效地实现了应用性能隔离,使得应用之间的性能干扰明显降低;而且根据应用的缓存收益,合理地分配每个应用的缓存容量,有效提高了应用的整体性能.

关键词：缓存管理性能隔离区分服务缓存分区共享存储

来源： cnki会议评论

在线全文

cnki会议

学校读者我要写书评

暂无评论

大硬盘分区有讲究

微电脑世界 2006年第5期 171-171页

作者：帅仕麟

现在硬盘都大了，但你知道应该如何划分你的大硬盘才最有效．最合理、最安全么？

关键词：硬盘分区容量缓存分区