基于替换概率的闪存数据库缓冲区替换算法

【摘要】闪存是一种新型的存储设备,具有耗电少、高可抗震性、重量轻、体积小、速度快等优点。随着闪存的容量的增加和价格的下降,闪存相对于磁盘的竞争优势变得更加明显,已经在数码相机、移动电话、笔记本等设备中广泛使用,并且,有越来越多的企业级别的数据存储系统使用闪存作为底层存储设备。然而,闪存有一些固有的硬件限制：(1)闪存中数据的擦除是以块为单位,一个数据块包含固定数量的连续的页,数据的读写是以页为单位；(2)闪存中不能原地更新数据；(3)闪存的生命周期比磁盘和DRAM短；(4)闪存中,读写速度不一致,写操作和擦除操作比读操作慢很多。当使用闪存作为存储设备时,为了充分发挥闪存的优势,数据库系统的缓冲区替换算法需要考虑闪存独有的特性。现有的缓冲区替换算法如LRU、LIRS、以及ARC,都没有考虑闪存的读写效率不一致的特性,无法在闪存数据库系统中获得较好的性能。本文提出了一种新的面向闪存数据库的缓冲区替换算法——APB-LRU:(1)该算法将缓冲区分为冷区和热区,用来捕获数据访问频度,前者用于存放只访问过一次的数据页,后者用于存放至少访问过两次的数据页；(2)采用了其他研究所没有的概率替换机制,即以较大的概率替换冷区中的干净页,以较小的概率替换冷区中的脏页,从而避免了冷脏页长期驻留缓冲区的情况,提高了命中率,获得了较好的整体性能；(3)设计了冷、热区比例动态变化机制,可以根据工作负载的变化动态调整冷、热区所占缓冲区的比例,从而使得替换算法在不同的负载模式下都可以取得较好的性能。基于不同测试数据集的大量实验结果表明,APB-LRU算法可以比其他已有的算法获得更好的性能。
【作者】赖明星；
【导师】林子雨；
【作者基本信息】厦门大学，计算机软件与理论，2014，硕士
【关键词】闪存；数据库；缓冲区管理；

【参考文献】
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