通过非易失存储和检查点优化缓解日志开销

来源：计算机研究与发展杂志2015年第6期北京时间：

作者：万虎,徐远超,闫俊峰,孙凤芸,张伟功,

摘要：在文件系统进行用户数据和元数据的持久化过程中，如果出现异常掉电或系统崩溃，可能导致文件系统出现数据的不一致性问题.现有的Ext4文件系统通过写前日志(write-aheadlogging,WAL)技术结合事务机制来保证持久化操作的一致性.写前日志技术将文件系统元数据写入磁盘2次，元数据的粒度小、数量大、重复度高，影响了程序的性能，也缩短了Flash存储介质的使用寿命.针对这一问题，提出了使用新型非易失存储(non-volatilememory,NVM)作为存放日志的独立外部设备，并通过存取指令(load/store)接口直接访问；同时使用倒序扫描(reversescan)技术对检查点(checkpoint)流程进行优化，减少同一数据块的重复写操作.实验结果表明，使用NVM作为外部日志分区，对于写操作比重较大的程序，在HDD上带宽提升接近50%;在SSD上带宽提升达到23%;在checkpoint时使用倒序扫描之后，写入次数降低明显，带宽提升接近20%.

关键词：文件系统, 非易失存储, 日志, 事务, 崩溃一致性, 检查点,