【摘 要】
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新型非易失性内存（Non-Volatile Memory,NVM）技术日渐成熟,具有低延迟、高密度、非易失、字节寻址等特点,是构建下一代存储系统的关键技术。目前主流键值存储系统通常采用日志合并树（Log-Structured Merge Tree,LSM-Tree）结构实现,然而由于后台排序以及分层结构的限制,LSM-Tree并不能够充分发挥NVM的高性能特点,因此需要进一步探索适合NVM的键值存
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新型非易失性内存（Non-Volatile Memory,NVM）技术日渐成熟,具有低延迟、高密度、非易失、字节寻址等特点,是构建下一代存储系统的关键技术。目前主流键值存储系统通常采用日志合并树（Log-Structured Merge Tree,LSM-Tree）结构实现,然而由于后台排序以及分层结构的限制,LSM-Tree并不能够充分发挥NVM的高性能特点,因此需要进一步探索适合NVM的键值存储系统。针对如何在NVM上构建高性能键值存储系统的问题,提出了一种适用于NVM的新型键值存储系统HBKV（Hybrid B+tree Key Value store）。HBKV的核心是针对DRAM-NVM混合结构设计的树形索引结构HBTree（Hybrid B+tree）。HBTree在整体上分为三层,包括索引层、中间层,以及由大量日志持久化树（Log Tree）组成的数据层。索引层由一个B+树索引结构组成,由于DRAM比NVM性能更高,HBTree将访问频繁的索引层存储在DRAM,以提高系统访问性能;中间层用于衔接索引层与数据层,同时用于筛选数据层中的热点数据;数据层由大量较小的Log Tree组成,为了提高热点数据的访问性能,将热度较高的Log Tree缓存到DRAM,同时采用日志方式保证缓存到DRAM中的Log Tree写请求数据的可靠性。HBKV能够利用HBTree索引结构保证数据的高效访问与持久化,拥有较高的读写性能。基于真实的NVM设备,实现了HBTree和HBKV的系统原型,并与基于NVM优化的B+树索引结构FAST＆FAIR和FPTree、基于LSM-Tree结构的键值系统Level DB和Rocks DB进行了对比测试。测试结果表明,在YCSB通用负载下,HBTree的性能是FAST＆FAIR的1.2～1.7倍、是FPTree的1.1～1.8倍,并且较FPTree的恢复时间减少了70%;HBKV的性能是Level DB的3.9～12.8倍、是Rocks DB的1.9～6.2倍。
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