计算机研究与发展

作者：刘扬,金培权,

关键词：ZNS SSD, B⁺树, 数据库索引, CoW B⁺-tree, 分区存储,

ZNSSSD是近年来提出的一种新型固态硬盘（solidstatedrive，SSD），它以分区（Zone）的方式管理和存取SSD内的数据.相比于传统SSD，ZNSSSD可以有效提升SSD的读写吞吐，降低写放大，减少SSD的预留空间.但是，ZNSSSD要求Zone内必须采用顺序写模式，并且Zone上的空间分配、垃圾回收等任务都需要用户自行控制.ZNSSSD的这些特性对于传统数据库系统的存储管理、索引、缓存等技术均提出了新的挑战.针对如何使传统的B+-tree索引结构适配ZNSSSD的问题，提出了一种ZNSSSD感知的新型索引结构——ZB+-tree（ZNS-awareB+-tree）.ZB+-tree是目前已知的首个ZNSSSD感知的索引，它以B+-tree为基础，利用ZNSSSD内部支持少量随机写的常规Zone（conventionalzone，Cov-Zone）和只支持顺序写的顺序Zone（sequentialzone，Seq-Zone），通过常规Zone来吸收对ZNSSSD的随机写操作.ZB+-tree将索引节点分散存储在常规Zone和顺序Zone中，并为2种Zone内的节点分别设计了节点结构，使ZB+-tree不仅能够吸收对索引的随机写操作，而且又可以保证顺序Zone内的顺序写要求.在实验中利用null_blk和libzbd模拟ZNSSSD设备，并将现有的CoWB+-tree修改后作为对比索引.结果表明，ZB+-tree在运行时间、空间利用率等多个指标上均优于CoWB+-tree.

来源：2023年第3期

《计算机研究与发展》期刊编辑部

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