基于NAND閃存的固態(tài)存儲系統(tǒng)設(shè)計及優(yōu)化.pdf

1、傳統(tǒng)硬盤受限于機械式裝置較大的訪問延遲,很難滿足高性能存儲系統(tǒng)的需求,固態(tài)存儲設(shè)備具有讀寫速度快,功耗低等優(yōu)點,被越來越多地應(yīng)用到存儲系統(tǒng)中。在要求大容量高性能固態(tài)存儲系統(tǒng)的企業(yè)級應(yīng)用中,通常采用PCIe(Peripheral Component Interconnection Express)接口的固態(tài)盤方案,但是實現(xiàn)方案各不兼容。NVMe(Non-volatile Memory Express)協(xié)議定義了采用PCIe總線的非易失存儲

2、子系統(tǒng)接口標(biāo)準(zhǔn)和命令集,通過規(guī)范操作系統(tǒng)和非易失存儲子系統(tǒng)的通信協(xié)議,提高了系統(tǒng)的性能和兼容性。NVMe協(xié)議包含專用于非易失存儲系統(tǒng)的命令,支持主機操作系統(tǒng)和固態(tài)盤協(xié)同優(yōu)化。
　　針對企業(yè)級應(yīng)用對大容量高性能固態(tài)存儲系統(tǒng)的需求,設(shè)計了基于NAND閃存的固態(tài)存儲系統(tǒng)方案,系統(tǒng)包括固態(tài)存儲設(shè)備驅(qū)動部分和固態(tài)存儲卡部分,利用NVMe協(xié)議實現(xiàn)主機系統(tǒng)和存儲卡系統(tǒng)的交互,通過多命令隊列機制滿足企業(yè)級應(yīng)用高并發(fā)訪問的負(fù)載特性。將固態(tài)存儲卡部分

3、劃分為NVMe協(xié)議棧模塊、閃存轉(zhuǎn)換層模塊和存儲卡平臺,便于系統(tǒng)軟硬件協(xié)同開發(fā),有利于系統(tǒng)升級。系統(tǒng)針對隨機小寫和映射表容量擴展性問題,采用一種子頁-雙頁混合映射方式,利用緩存部分映射表技術(shù)彌補大容量固態(tài)存儲映射表空間過大的不足。設(shè)計了閃存轉(zhuǎn)換層(FTL,Flash Translation Layer)方案,包括與子頁-雙頁混合映射方式配合使用的緩沖區(qū)管理策略和垃圾回收算法。
　　采用NVMe標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的固態(tài)存儲系統(tǒng)方案具有很好的兼容