使用ZoneFS在HM-SMR驱动器上构建无GC-free密钥值存储

主机管理的瓦状磁记录驱动器（HM-SMR）在驾驭数据爆炸式增长的能力方面具有优势。对于基于日志结构合并树（LSM-trees）的键值（KV）存储，HM-SMR驱动器因其容量、可预测性能和经济成本而成为理想的解决方案。然而，由于应用程序和存储设备的冗余清洗过程（即压缩和垃圾收集），在HM-SMR驱动器上构建基于LSM-树的KV存储在保持性能和空间利用效率方面面临严峻挑战。为了消除磁盘垃圾收集（GC）的开销并提高压缩效率，本文提出齿轮数据库为HM-SMR驱动器量身定制的无GC-free KV商店。GearDB通过三种新技术提高了写入性能和空间效率：新的磁盘数据布局、压缩窗口和新的齿轮压缩算法。我们使用新的SSTable布局和预读机制进一步增强了GearDB的读取性能。我们使用LevelDB实现GearDB，并使用zonefs访问真正的HM-SMR驱动器。我们的大量实验证实，GearDB实现了高性能和空间效率，即在随机写入和读取方面分别比LevelDB平均好1.7倍和1.5倍，空间效率高达86.9%。