面向閃存的緩沖區(qū)管理算法研究.pdf

1、閃存作為一種新型的固態(tài)存儲介質(zhì)，由于具有體積小、重量輕、非易失、高速、高抗震、低功耗等優(yōu)良特性，近年來已經(jīng)被廣泛應用于各種嵌入式系統(tǒng)和便攜式設備。閃存的獨特物理特性對數(shù)據(jù)管理技術提出了新的挑戰(zhàn)，例如閃存存儲管理、閃存數(shù)據(jù)索引、面向閃存的緩沖區(qū)管理等。其中，緩沖區(qū)管理作為提高閃存存取性能的一種重要且非常有效的手段，近年來已成為閃存數(shù)據(jù)管理領域的一個研究熱點。
　　 然而，目前已有的緩沖區(qū)置換策略大多針對的是傳統(tǒng)的磁盤存儲系統(tǒng)，沒有

2、考慮閃存不同于磁盤的特性，只著眼于提高緩沖區(qū)的命中率，如果直接它們應用在閃存上，閃存的總訪問開銷會非常大。因此，針對閃存的特性，研究高效的緩沖區(qū)置換策略對降低閃存的訪問開銷具有重要意義。
　　 本論文首先對目前已有的基于閃存的緩沖區(qū)管理算法進行了總結，然后分析了基于閃存的緩沖區(qū)管理的關鍵問題，并重點研究了緩沖區(qū)置換策略，最后提出了相應的解決方法。具體而言，本文的主要工作有：
　　 (1)提出了一種新型的面向閃存系統(tǒng)的緩沖

3、區(qū)置換算法CCF-LRU。該算法使用雙LRU鏈表維護緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，其中，一個混合LRU鏈表維護緩沖區(qū)中的臟數(shù)據(jù)頁和熱的干凈數(shù)據(jù)頁，而另一個冷的干凈LRU鏈表只維護緩沖區(qū)中的冷的干凈數(shù)據(jù)頁。當緩沖區(qū)空間不足時，優(yōu)先置換出冷的干凈LRU鏈表中最近最少訪問的干凈數(shù)據(jù)頁，否則當冷的干凈鏈表為空時置換出混合的LRU鏈表中冷的臟數(shù)據(jù)頁。利用這一策略，CCF-LRU算法可以有效地解決緩沖區(qū)一次性掃描式訪問污染問題，減少了閃存的寫操作；此外，算法在減

4、少閃存的寫操作同時還保持了較高的命中率，從而提高了閃存的訪問性能。
　　 (2)針對置換算法CCF-LRU中出現(xiàn)的0-1躍變問題，本文對置換算法CCF-LRU進行了改進，提出了可控的冷干凈數(shù)據(jù)頁優(yōu)先置換算法CCCF-LRU。與置換算法CCF-LRU不同的是，該算法對緩沖區(qū)中的冷的干凈LRU鏈表的長度做了限制，規(guī)定冷的干凈LRU鏈表的長度不能小于minCCL，否則將從混合的LRU鏈表中選擇冷的臟數(shù)據(jù)頁置換出去。相對于CCF-LRU