閃存存儲管理研究.pdf

1、閃存是近年來出現(xiàn)的一種新型存儲介質(zhì)，由于具有非易失、高速、高抗震、低功耗、小巧輕便等優(yōu)良特性，閃存被廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)和便攜式設(shè)備。由于早期閃存容量較小，因此閃存的應(yīng)用原來大都局限在手機、數(shù)碼相機、便攜式媒體播放器等領(lǐng)域，但隨著閃存容量的快速提高以及價格的不斷降低，閃存逐漸開始應(yīng)用于傳統(tǒng)磁盤的應(yīng)用領(lǐng)域。
　　 隨著閃存的應(yīng)用日益廣泛，閃存逐漸成為一種重要的二級存儲設(shè)備，所以閃存存儲管理越來越受到研究者們的關(guān)注。由于在最近的幾十

2、年中，磁盤一直是主流的存儲介質(zhì)，所以目前主流的存儲管理技術(shù)大多是基于磁盤的特性進(jìn)行設(shè)計的。而現(xiàn)有的基于磁盤的存儲管理機制無法直接支持閃存設(shè)備，其原因在于閃存與磁盤在物理結(jié)構(gòu)、存取方式等方面均存在著顯著的差異。因此，針對閃存特性，研究高效的閃存存儲管理機制，具有十分重要的理論意義和應(yīng)用價值。
　　 本論文對閃存存儲管理領(lǐng)域的已有研究成果進(jìn)行了總結(jié)，分析了閃存存儲管理的關(guān)鍵問題，并在空間分配、垃圾回收、緩沖區(qū)置換策略等方面進(jìn)行了研究

3、，提出了相應(yīng)的解決方法。
　　 論文首先對閃存的特性進(jìn)行分析和總結(jié)，比較了NAND閃存和NOR閃存的異同，并對閃存存儲管理領(lǐng)域的關(guān)鍵問題進(jìn)行了詳細(xì)介紹。
　　 空間分配是閃存存儲管理中的一個關(guān)鍵問題。論文提出一種基于塊集的閃存存儲管理方法，根據(jù)邏輯塊的更新負(fù)載將其分為冷塊和熱塊，并采用不同的管理方式，從而在擦除次數(shù)和閃存空間利用率之間取得了良好的平衡。
　　 垃圾回收是閃存存儲管理中的一個研究熱點。論文提出一種基

4、于雙替換塊模式的垃圾回收機制，根據(jù)邏輯塊的更新頁數(shù)目對其進(jìn)行區(qū)分，并采用不同的管理方式，從而降低了垃圾回收的有效頁復(fù)制開銷。
　　 論文還關(guān)注了針對閃存的緩沖區(qū)頁面置換算法，提出一種基于預(yù)期閃存訪問開銷的緩沖區(qū)置換算法，針對閃存寫代價顯著高于讀代價的特性，根據(jù)頁面的讀寫負(fù)載，對頁面的預(yù)期訪問開銷進(jìn)行評估，優(yōu)先換出預(yù)期訪問開銷最低的頁，從而降低了閃存訪問開銷。
　　 論文的主要貢獻(xiàn)包括以下幾個方面：
　　 (1)提

5、出一種基于塊集的閃存存儲管理機制。該機制根據(jù)邏輯塊的更新負(fù)載將其分為熱塊和冷塊，并采用不同的管理方式，從而減少了擦除次數(shù)，同時也具有較好的空間利用率。
　　 (2)提出一種基于雙替換塊模式的垃圾回收機制。該機制根據(jù)邏輯塊的更新頁數(shù)目對其進(jìn)行區(qū)分，并采用不同的管理方式，從而降低了垃圾回收的有效頁復(fù)制開銷，減少了擦除次數(shù)。
　　 (3)提出一種基于預(yù)期閃存訪問開銷的緩沖區(qū)置換算法。該算法針對閃存寫代價顯著高于讀代價的特性，根