FAST 2024 Paper 分布式元数据论文整理
问题
随着SSD的使用，其性能稳步下降。如图1所示，SSD的性能随着SSD的磨损的下降率为4.2%，吞吐量下降不太可能是由于垃圾收集造成的，因为（1）这是几个月来每天测量的，（2）在测量过程中只发出读取。最终，在写入9 PB的数据后，随机读取和顺序读取的吞吐量分别降低了37%和38%。
SSD退化也会导致高达3.65×[40]的延迟峰值，并且由于闪存的可靠性会随着时间的推移而持续恶化[25，40，66]，对整体系统性能的影响会持续增加。
两个观察：
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当闪存最终出现故障时，它会以部分故障的方式出现故障。SSD的故障单元是一个单独的闪存块[3，44，50]，而SSD内部磨损均衡算法是模拟硬盘驱动器类故障停止行为的人工产物[25，31]。
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SSD只能进行性能和可靠性下降的平衡，因为存储设备的容量从安装到退役一直保持固定。SSD的内部数据重新读取[4，5，42，53]或预防性重新写入[6，18]都是导致故障缓慢症状的选择[30，31]。
本文方法
为了避免SSD性能下降影响到上层文件系统的性能，本文提出了基于闪存的固态驱动器（SSD）的容量可变存储系统（CVSS）。通过允许存储容量随着时间的推移而适度减少，从而防止出现慢故障症状，从而在SSD的整个使用寿命内保持高性能。包括三个关键组件：
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CV-SSD，通过避免使用老化和性能较差的块，来保持其性能和可靠性，同时减少写放大。因为无需维护固定容量，简化了闪存管理固件，避免了故障缓慢症状，并延长了其使用寿命。
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CV-FS，用于弹性逻辑分区的日志结构文件系统。基于存储设备的老化状态动态调整逻辑分区大小，以在线、细粒度的方式减少容量，并仔细管理用户数据以避免数据丢失。
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CV管理器，基于存储系统的状态来编排系统组件的用户级程序。为主机提供必要的接口以应对容量差异，用户可以通过命令设置设备的性能和可靠性要求，然后CV管理器自适应地协调CV-FS和底层CV-SSD。
开源代码：https://github.com/ZiyangJiao/FAST24-CVSS-FEMU
实验展示了CVSS在合成和实际工作负载下的有效性，并展示了与固定容量存储系统相比，在延迟、吞吐量和寿命方面的显著改进。在实际工作负载下，CVSS可分别降低延迟、提高吞吐量和延长使用寿命8–53%、49–316%和268–327%。
实验
实验环境：
数据集：FIO、Filebench[60]、YCSB、Twitter[64]
实验对比：吞吐量、延迟、IOPS、
实验参数：容量、
总结
针对SSD上的文件系统，随着SSD老化如何保证文件系统性能稳定。本文提出了基于SSD的容量可变存储系统（CVSS），允许存储容量随着时间的推移而适度减少，在SSD的整个使用寿命内保持高性能。包括三个关键组件：（1）CV-SSD，避免使用老化和性能较差的块，来保持其性能和可靠性，同时减少写放大。（2）CV-FS，用于弹性逻辑分区的日志结构文件系统。基于存储设备的老化状态动态调整逻辑分区大小，以在线、细粒度的方式减少容量，并仔细管理用户数据以避免数据丢失。（3）CV管理器，基于存储系统的状态来编排系统组件的用户级程序。为主机提供必要的接口以应对容量差异，自适应地协调CV-FS和底层CV-SSD。
