閃存轉(zhuǎn)換層算法研究.pdf

1、閃存作為一種新型的非易失性固態(tài)存儲(chǔ)器，由于其體積小、非易失、讀寫速度快、抗震性強(qiáng)以及能耗低等優(yōu)良特性被廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域的存儲(chǔ)產(chǎn)品中，尤其是近年來(lái)基于閃存的固態(tài)硬盤技術(shù)的不斷發(fā)展，閃存呈現(xiàn)出取代磁盤作為二級(jí)存儲(chǔ)介質(zhì)的趨勢(shì)。但是，相比于傳統(tǒng)磁盤，閃存具有完全不同的物理結(jié)構(gòu)和特性，為此需要新的存儲(chǔ)管理策略來(lái)管理閃存。
　　 目前，閃存存儲(chǔ)管理最主要方式是采用FTL策略（如SSD設(shè)備）。根據(jù)地址映射的粒度，F(xiàn)TL主要分為三種類型，即頁(yè)級(jí)

2、FTL、塊級(jí)FTL和混合FTL，而混合FTL因其地址映射表較小、空間利用率更大以及高效的訪存性能而被廣泛的研究和應(yīng)用。但是，已有的混合FTL算法無(wú)法有效的處理隨機(jī)寫類型數(shù)據(jù)，隨機(jī)寫類型數(shù)據(jù)往往會(huì)增大日志塊關(guān)聯(lián)度而給垃圾回收帶來(lái)大量昂貴的全合并操作。針對(duì)目前存在的這些問(wèn)題，本文提出分隔管理隨機(jī)寫和順序?qū)戭愋蛿?shù)據(jù)的思想，針對(duì)不同類型數(shù)據(jù)采取不同粒度地址映射，進(jìn)而降低日志塊關(guān)聯(lián)度提高FTL算法性能。此外，考慮到MLC閃存的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但是

3、由于MLC閃存具有塊內(nèi)數(shù)據(jù)頁(yè)必須順序?qū)懭牒筒荒苤貜?fù)進(jìn)行部分頁(yè)編程兩個(gè)特殊的特性，已有的FTL算法無(wú)法有效利用MLC閃存，為此本文提出了新的閃存存儲(chǔ)空間管理策略，著重關(guān)注于解決MLC閃存的兩個(gè)特殊特性，以達(dá)到降低擦除次數(shù)提高M(jìn)LC閃存使用壽命的目的。本文的主要工作有:
　　 (1)針對(duì)隨機(jī)寫會(huì)使得日志塊關(guān)聯(lián)度過(guò)大的問(wèn)題提出了一種多粒度映射的混合FTL算法DGFTL?；诜指艄芾黼S機(jī)寫和順序?qū)憯?shù)據(jù)的思想，提出針對(duì)不同類型數(shù)據(jù)采取不同

4、粒度地址映射方式的FTL管理模式，同時(shí)借助于聚簇技術(shù)和數(shù)據(jù)遷移操作，DGFTL有效的控制了日志塊的關(guān)聯(lián)度，大幅降低了垃圾回收的負(fù)擔(dān)，提高了閃存的性能。
　　 (2)針對(duì)MLC閃存的兩個(gè)特殊特性提出了一個(gè)基于SET為映射單位的SGFTL算法。該算法在DGFTL算法的基礎(chǔ)上，針對(duì)MLC閃存的特殊性，提出對(duì)塊級(jí)區(qū)域和頁(yè)級(jí)區(qū)域采取不同的空間管理策略。其中，在塊級(jí)區(qū)域引入了SET單位地址映射、Padding和Partial-Block等機(jī)