1、云計算和大數(shù)據(jù)時代的到來，對計算機存儲介質的容量和性能提出了非常高的要求。固態(tài)硬盤的出現(xiàn)，從一定程度上滿足了這一需求，但在實際應用中，固態(tài)硬盤對系統(tǒng)性能提升所能發(fā)揮的作用，并未得到完全釋放。
　　固態(tài)硬盤，作為一種出現(xiàn)相對較晚的存儲介質，已經逐漸被部署到數(shù)據(jù)中心的存儲陣列中。相比于機械硬盤，固態(tài)硬盤有著體積小、功耗低以及訪問速度快的優(yōu)勢。但固態(tài)硬盤的高昂價格和相對較低的存儲密度，使其難以在短時間內完全取代傳統(tǒng)的機械硬盤。在許多存儲

2、中心，同時部署著固態(tài)硬盤和機械硬盤，且只有部分存儲空間被用作存儲。筆者認為，如果能將未使用的固態(tài)硬盤空間用作機械硬盤的緩存，系統(tǒng)IO性能將會因此而得到提升。
　　針對固態(tài)硬盤和機械硬盤共存于數(shù)據(jù)中心，但性能卻沒有得到充分發(fā)揮這一現(xiàn)狀，本論文提出了一種基于固態(tài)硬盤的機械硬盤緩存系統(tǒng)解決方案：該方案使用固態(tài)硬盤的存儲空間作為機械硬盤的緩存，通過實現(xiàn)多種緩存管理算法，提升存儲系統(tǒng)的IO性能。
　　解決方案中基于數(shù)據(jù)局部性原理的緩存

3、管理算法，在系運行過程中，會在冷數(shù)據(jù)保持不變的前提下，將訪問頻繁的熱數(shù)據(jù)由機械硬盤逐塊拷貝至固態(tài)硬盤，這樣會降低再次訪問熱數(shù)據(jù)的讀寫延遲。緩存系統(tǒng)中實現(xiàn)了LRU、LFU以及一種論文改進的緩存頁面替換算法。改進的緩存頁面替換算法綜合考慮了緩存塊的訪問時間和訪問頻度因素，命中率高且算法時間和空間復雜度低。用戶利用配置工具，可指定哪個固態(tài)硬盤卷用作緩存空間、以及去緩存哪一塊機械硬盤。最終實現(xiàn)的Windows?存儲卷過濾器驅動程序，提供寫穿和寫

4、回兩種緩存運行模式。兩模式的不同在于，寫穿模式只緩存讀請求，寫回模式既緩存讀又緩存寫請求。
　　為進一步優(yōu)化性能提升效果，緩存系統(tǒng)還實現(xiàn)了對超長緩存塊的支持：支持大于讀寫請求對齊長度的緩存塊。從而達到減少大尺寸讀、寫請求所所必須的緩存查詢次數(shù)，提升數(shù)據(jù)拷貝效率的目的。
　　論文實現(xiàn)的固態(tài)硬盤緩存系統(tǒng)不僅能夠充分發(fā)揮固態(tài)硬盤的性能，而且避免了存儲系統(tǒng)向全固態(tài)硬盤遷移所帶來的高昂成本。經測試，由固態(tài)硬盤緩存的機械硬盤將會有2-3