瓦记录磁盘的高可靠存储方案：FT-RAID

"该资源是一篇关于新型瓦记录磁盘高可靠数据存储方法的研究论文，发表于《软件学报》，作者包括吴坤尧、柴云鹏、张大方和王鑫。文章提出了一种名为FT-RAID的方法，旨在解决瓦记录磁盘（Shingled Magnetic Recording, SMR）在随机写入时的写放大问题，以及传统RAID5在SMR磁盘上面临的性能挑战。" 近年来，随着数据量的爆炸性增长，传统磁记录技术的存储密度提升遇到了瓶颈。为应对这一挑战，各种新型存储技术应运而生，瓦记录磁盘便是其中之一，并已成功商业化应用于企业环境中。然而，SMR磁盘的特性——叠瓦式结构，导致在进行随机写入时，写放大效应明显，从而降低了磁盘性能。当采用传统的高可靠性存储解决方案，如RAID5时，由于校验数据的频繁更新，会产生大量随机写请求，进一步加剧了这一问题。 研究者们发现SMR磁盘内部存在“可覆盖写磁道”（Free Track），这是一种允许原位更新的特殊磁道。基于此发现，他们设计了一种针对SMR磁盘的高可靠数据存储方案——FT-RAID。FT-RAID由两部分组成：可覆盖写磁道映射（FT-mapping）和可覆盖写磁道缓冲区（FT-buffer）。FT-mapping通过优化RAID映射策略，将经常需要更新的校验块数据映射到“可覆盖写磁道”，减少写放大的影响。而FT-buffer则采用两层缓冲区结构，上层确保热数据能原位更新，下层则提升缓冲区的容量，以优化整体性能。 实验结果显示，与传统的RAID5相比，FT-RAID能够显著降低写放大率，具体减少了80.4%，从而显著提升了存储系统的整体性能。这项工作对于理解如何有效利用SMR磁盘并构建经济、大容量且可靠的存储系统具有重要意义。 关键词涵盖了瓦记录技术、RAID、磁盘存储、存储系统优化和容错机制。根据中图法分类号，该研究属于计算机科学技术领域中的数据存储技术（TP302）。引用格式提供了作者及论文的基本信息，方便后续文献引用。