WearDrive: Fast and Energy-Efficient Storage for Wearables
wearDrive：可穿戴设备的高效率低能耗存储
ATC 15
佐治亚理工学院 微软
总结
在可穿戴设备中只保留DRAM，通过动态调整的低能耗网络连接 ，把大量数据以及计算交给手机 ，提升了计算效率，降低了可穿戴设备的能耗与成本
本质上是代价的转移，让手机来承受可穿戴设备的代价
1、背景
1.1 可穿戴电子产品的局限性：电池！
本来受限于工艺，电池就不够小，续航不够长
加上：
- 要处理太多的数据
- 来自传感器的各种数据：心跳、运动轨迹、步数
- 来自手机的通知：微信QQ的消息、短信
-
Flash介质太慢，耗能又多
因为体积以及价格限制，只能用性能较差的Flash -
数据加密能耗多
要防止他人窃取可穿戴电子产品存储介质的数据，就得加密 -
若有个安卓，还有安卓ART runtime的开销，见FAST 14
1.2 解决思路
所以要尽可能降低能耗，干脆能省就省
- 数据计算耗能—> 难算的都不算，交给手机
- Flash能耗多🙄—> 不要Flash了，数据都放DRAM里，还快一些呢😛
这里认为DRAM有后备电源的话，数据也是非易失的，称之为BBRAM
这就需要设计设备之间的连接以及数据存储方案
2、设计
2.1 结构
结构如上图，认为可穿戴设备与手机的DRAM在有电时都是所谓的BBRAM，两者通过网络连接分配计算任务与数据
注意，这里的设计中，可穿戴设备没有FLash存储，仅有DRAM
这样有几个好处
- 提升性能 （手机的算力强太多）
- 降低成本 （少了Flash的开销）
- 降低能耗 （手表能耗低了，手机耗电多了，但是对手机来说九牛一毛）
2.2 BBRAM管理
手机中的BBRAM是手机的一部分内存，这部分内存会随着手机OS的使用率动态变化
为了保证数据一致性，手机内存一小部分固定存储内存使用的位图，标识哪些空间为BBRAM。
通过固件，系统崩溃或者掉电时BBRAM的数据会被刷回手机Flash
2.3 动态切换的设备连接
低功耗蓝牙BLE与WiFi直连模式WFD的两种连接方案各有其优缺点
蓝牙 静态能耗低，传输大量数据能耗相对高
WIFI直连 静态能耗高，传输大量数据能耗相对低
所以用蓝牙保持设备的连接，依据传输数据规模以及信号好坏动态开关WIFI直连即可
2.4 键值存储
3、评估
3.1 工作负载
本文构建了一个可穿戴设备的测试工作负载WearBench
3.2 性能提升
可以看到无论读还是写，性能相比不连接手机的可穿戴设备高了至少2倍，能耗降低40%以上
但是这里没有计算手机的能耗。降低了手表能耗的代价是增加了手机能耗
