固態(tài)硬盤內(nèi)部數(shù)據(jù)容錯(cuò)技術(shù)的研究.pdf

1、相對(duì)于傳統(tǒng)的磁質(zhì)機(jī)械硬盤，基于閃存的固態(tài)硬盤具有更高的讀寫速度、更低的能耗、更好的抗震性和更低的噪音。因此，固態(tài)硬盤正越來越多地被運(yùn)用在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。但是，因?yàn)楣虘B(tài)硬盤內(nèi)閃存芯片的組織方式以及閃存存儲(chǔ)介質(zhì)的擦除次數(shù)限制,其內(nèi)部部分閃存介質(zhì)失效會(huì)引起全局?jǐn)?shù)據(jù)丟失,造成嚴(yán)重?fù)p失。因此迫切需要一種方法來應(yīng)對(duì)這種不同規(guī)模閃存失效，以提高固態(tài)硬盤的可靠性。
　　針對(duì)固態(tài)硬盤的數(shù)據(jù)容錯(cuò)問題,在固態(tài)硬盤內(nèi)部結(jié)構(gòu)上借鑒冗余磁盤陣列思想，從邏輯地址

2、上組織條帶并進(jìn)行條帶內(nèi)的頁間校驗(yàn),通過修改地址映射算法將同一條帶內(nèi)的頁分配到不同的物理區(qū)域中，當(dāng)某個(gè)閃存介質(zhì)發(fā)生失效時(shí)，可根據(jù)其余的數(shù)據(jù)通過計(jì)算恢復(fù)出丟失的數(shù)據(jù)，從而提高固態(tài)硬盤的可靠性。由此,重新設(shè)計(jì)了固態(tài)硬盤的閃存轉(zhuǎn)換層。改進(jìn)地址映射算法，在提供數(shù)據(jù)容錯(cuò)功能的同時(shí)，能夠靜態(tài)地均衡磨損并提高垃圾回收的效率；改進(jìn)緩存管理算法，以條帶為單位進(jìn)行緩沖區(qū)替換，從而減少了校驗(yàn)的更新次數(shù),在減小計(jì)算量的同時(shí)還減少了對(duì)閃存的讀寫次數(shù)，既縮短了I/O

3、響應(yīng)時(shí)間也延長固態(tài)硬盤的使用壽命；增加數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊，根據(jù)失效規(guī)模的大小采取不同的恢復(fù)方法，既能快速響應(yīng)外部請(qǐng)求又能充分利用請(qǐng)求間隙間的空閑時(shí)間重建數(shù)據(jù)；提出重建數(shù)據(jù)布局方法，在通道或芯片級(jí)的故障發(fā)生后，能以較小的代價(jià)將恢復(fù)的數(shù)據(jù)頁重新寫入到閃存中，且利用重定向方法，在不修改本條帶校驗(yàn)頁的情況下繼續(xù)保持該條帶內(nèi)數(shù)據(jù)的保護(hù)功能。
　　模擬器SSDsim實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的固態(tài)硬盤數(shù)據(jù)容錯(cuò)方法可以在較小的性能損失下，顯著提高固態(tài)硬盤的