針對現(xiàn)有的NAND閃存緩存管理算法對緩沖區(qū)替換頁選擇和替換代價考慮不足,以及算法時間開銷大的問題,提出基于數(shù)據(jù)訪問計數(shù)的NAND閃存緩存管理算法.該算法首先考慮NAND閃存讀寫代價的不同以及數(shù)據(jù)訪問頻度的差異,對數(shù)據(jù)頁進行冷干凈、冷臟、熱干凈、熱臟劃分并分別采用LRU隊列進行管理.然后,根據(jù)提出的數(shù)據(jù)訪問計數(shù)策略計算數(shù)據(jù)頁的訪問計數(shù)值.最后,結(jié)合隊列長度和數(shù)據(jù)頁訪問計數(shù)值給出了新的數(shù)據(jù)頁替換策略.基于QEMU和Linux的仿真實驗結(jié)果表明,與LRU、CF-LRU、LRU-WSR、CCF-LRU、LLRU等現(xiàn)有算法相比,所提算法能夠有效降低寫閃存次數(shù),減少程序運行時間. 

【文章來源】：微電子學與計算機. 2020,37(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

AC-LRU算法圖解

圖2為使用不同算法在1M-5M緩沖區(qū)大小情況下,測試T1、T2和T3數(shù)據(jù)請求類型時寫閃存次數(shù)實驗對比結(jié)果.由圖可知,AC-LRU算法的寫閃存次數(shù)均小于LRU、CFLRU、LRU-WSR、CCF-LRU和LLRU.由表1可知,與T3請求類型相比,T1和T2數(shù)據(jù)請求類型中寫操作較多.當緩存容量變大時,由圖2(a)和圖2(b)可知,AC-LRU的寫操作次數(shù)明顯降低.這是由于AC-LRU算法在選擇替換頁時,在冷干凈隊列長度低于最小窗體值從而需要替換冷臟頁時,先考慮熱干凈隊列LRU頁是否為偽熱頁,從而優(yōu)先替換代價更低的熱干凈隊列LRU頁,從而有效地減少了寫閃存次數(shù).另外,在圖2(c)中,由于在T3請求類型中讀請求較多,根據(jù)LLRU算法,熱干凈頁面由于命中次數(shù)較多,會被較多的保留在緩沖區(qū)中,命中次數(shù)較少的臟頁會被替換,且緩沖區(qū)越大越能顯示這種狀況.因此在圖2(c)中能看到LLRU算法在緩沖區(qū)較大時效果較差.

圖3為使用不同算法在緩沖區(qū)變化情況下,運行時間在不同請求數(shù)據(jù)類型下的對比結(jié)果.由圖可知,AC-LRU算法的運行時間均低于LRU、CFLRU、LRU-WSR、CCF-LRU和LLRU.程序運行時間為程序運行I/O時間與CPU時間之和, I/O時間表示為:


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