杨青霖，吴桂勇，张广艳

清华大学计算机科学与技术系，北京 100084

1 引言

分布式存储系统是由多个存储设备或者服务器（统称为节点）通过I/O总线或者互联网络连接而成的，并通过节点间的数据分散布局实现高效、低廉的数据存储。分布式存储系统因其强大的横向扩展能力在大数据场景中得到广泛应用[1]。然而，以Ceph为代表的分布式存储系统存在以下几个问题。

● 写放大。为了支持写事务，需要将数据先写入日志，然后再应用到本地文件系统中，这导致了双倍的数据写入量，降低了写入性能，且后端文件系统的写入容易成为性能瓶颈。

● I/O路径过长，响应时延较高。一个完整的I/O过程需要经过多种相关线程和模块协同，部分模块之间还需要进行网络传输或内存复制，且过程中存在多处排队等待，这些排队等待有可能阻塞读写请求，过长的I/O路径增大了读写操作的响应时延，降低了存储系统的读写性能。

现有技术中普遍将内存或固态硬盘（solid state disk，SSD）等快速设备作为底层存储系统的缓存，利用数据分层机制提高存储系统的读写性能，如Memcache分布式缓存系统、Flashcache混合磁盘技术，或者在磁盘阵列上层支持SSD客户端缓存等。因此，为了解决分布式存储系统中的性能问题，在以磁盘为介质的存储系统中引入以固态硬盘为介质的缓存是一种可行的途径。

对于单机系统中的SSD缓存技术，现有的研究和应用已经比较成熟。但是，运行在分布式存储系统上的大规模任务通常会被分割为许多小任务分散执行，这就导致数据访问模式呈现弱局部性，若采用传统的缓存机制，容易造成缓存污染的问题。……