固態(tài)盤(pán)閃存轉(zhuǎn)換層優(yōu)化技術(shù)研究.pdf

1、基于NAND Flash的固態(tài)盤(pán)憑借其低能耗、低故障率、高性能等優(yōu)勢(shì)，正逐步應(yīng)用到企業(yè)級(jí)服務(wù)器和高性能計(jì)算領(lǐng)域。為保持主機(jī)對(duì)固態(tài)盤(pán)的訪問(wèn)接口與磁盤(pán)兼容，并有效解決NAND Flash的重寫(xiě)前擦除和擦除次數(shù)有限等固有特性引起的各類問(wèn)題，提高固態(tài)盤(pán)的整體性能，固態(tài)盤(pán)在文件系統(tǒng)和NAND Flash之間引入閃存轉(zhuǎn)換層，以處理地址映射、垃圾回收和磨損均衡等問(wèn)題。其中，地址映射將請(qǐng)求的邏輯地址映射為固態(tài)盤(pán)內(nèi)物理地址，根據(jù)映射粒度的不同可分為頁(yè)映射

2、、塊映射和混合映射。
　　頁(yè)映射方式存在映射表過(guò)大的問(wèn)題，限制了其在固態(tài)盤(pán)中的實(shí)際應(yīng)用。當(dāng)前主流的DFTL算法在頁(yè)映射的基礎(chǔ)上選擇性地緩存最近常用的頁(yè)映射關(guān)系，一定程度上緩解了頁(yè)映射表過(guò)大的問(wèn)題，但因映射信息未命中緩存而產(chǎn)生的額外開(kāi)銷嚴(yán)重影響了固態(tài)盤(pán)的整體性能。
　　針對(duì)上述問(wèn)題，本文提出了一種有效利用負(fù)載時(shí)空局部性的地址映射方法ECAM，ECAM將多個(gè)物理頁(yè)號(hào)和邏輯頁(yè)號(hào)均連續(xù)的頁(yè)映射關(guān)系用一條帶有SIZE域的地址映射關(guān)系表

3、示，并在對(duì)頁(yè)映射信息的緩存管理策略中賦予SIZE值較大的地址映射信息更高的優(yōu)先級(jí)。ECAM根據(jù)負(fù)載的局部性原理對(duì)緩存內(nèi)地址映射信息進(jìn)行管理，在緩存空間一定的情況下緩存更多有用的地址映射信息，提高緩存命中率，減少緩存失效產(chǎn)生的額外讀寫(xiě)操作，提高固態(tài)盤(pán)整體性能。
　　同時(shí)，針對(duì)NAND Flash讀寫(xiě)性能與負(fù)載特性相關(guān)的特點(diǎn)，本文在ECAM基礎(chǔ)上提出了一種基于負(fù)載預(yù)測(cè)的自適應(yīng)閃存轉(zhuǎn)換層算法WAPFTL。WAPFTL通過(guò)對(duì)負(fù)載特征的預(yù)測(cè)