Page 114 - 通信技术分析及发展研究

Analysis and Development Research of Communication Technology
通信技术分析及发展研究

2. 数据存储优化方法
数据存储系统的性能改善一般从三个方面入手：一是设备固有物理性能的提
升，如在预算允许的情况下使用固态硬盘；二是系统结构的设计和优化，包括系
统逻辑结构和数据流动通路；三是针对特定应用程序，对 I/O 负载进行优化，提

高特定存储模式下的存储性能。一些常用提高存储系统性能的原则是：分析数据
定义格式和数据访问规律，针对经常性行为进行系统设计优化；通过并发性访问
提高系统吞吐量；使用缓冲和预取技术优化存储系统读取性能；使用冗余、校验
的方式提高系统的可靠性。

下面列举几种常用的优化方法：
第一，针对设备存取特征进行优化。根据存储介质的物理特征，优化数据访
问过程是提高单一设备性能的有效方法。例如一种在磁盘的磁道边界内定位，进
行数据访问的技术，用来减小跨磁道的访问延迟。通过该方法可以将中等大小的

数据（100~500KB）的访问性能提高 50%。此外，对于磁盘驱动器，还可以根据
外道的访问速率高于内道的特点，把热点数据组织到外道上，在一定程度上减小
这些数据的响应延迟。
第二，数据布局的优化。对于一个特定系统，不同数据块的访问热度是不相

同。如果能够根据数据的访问情况，并结合各个部件的存取特征，在各存储层次
合理管理、组织数据就会有更好的整体性能。在存储层次的纵方向上，将热点数
据存放在靠近处理器的设备中。而在存储层次的横方向上，将热点数据存放在具
有较高性能的设备中。合理的数据布局使得数据更接近处理设备从而提高系统的

整体性能。
第三，I/O 并发和负载平衡。I/O 平衡是指把 I/O 请求均匀分布在多个存储设
备中，从而避免由于某一存储设备负载过重而影响系统的整体性能的情况。在固
态硬盘中，存储空间由多个闪存芯片组成，控制器尽量均匆地把数据分配到所有

的闪存芯片上，通过闪存芯片的并发传输来提高系统的整体吞吐率。同时，考虑
到闪存有限的擦除次数，尽量分散负载还能起到损耗平衡的作用。此外，RAIDO
也是一种很好的 I/O 并发和平衡的实例。
第四，数据缓存和预取。在存储系统中，利用数据在空间的局域性和时间的

局域性设计缓存机制，是一种常用的提高计算机系统性能的有效方法。利用不同
存储设备在性能和容量之间的差异，使用上层高速存储设备作为下层低速存储设

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