隨著云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)的高速發(fā)展,數(shù)據(jù)高效存儲與訪問逐漸成為存儲領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵問題�；陂W存的固態(tài)硬盤（Solid State Drive,SSD）在2014年后開始爆發(fā)增長,并對存儲市場產(chǎn)生顛覆性的影響,它逐漸成為存儲領(lǐng)域的研究熱點。然而SSD存在讀寫性能不對稱、不能原地更新、使用壽命短,且無法直接應(yīng)用在傳統(tǒng)的文件系統(tǒng)上等限制。此外,最新的閃存制造技術(shù)（如三維堆疊的TLC閃存）雖然使得SSD的存儲密度進(jìn)一步提升和單位容量成本持續(xù)下降,但是也對SSD性能與壽命提出更高的挑戰(zhàn)。在上述背景下,本文以SSD的固件優(yōu)化為研究目標(biāo),主要研究SSD的閃存轉(zhuǎn)換層設(shè)計和基于閃存特性的快寫策略,以解決當(dāng)前SSD遇到的性能和壽命挑戰(zhàn)。在閃存轉(zhuǎn)換層的設(shè)計中,現(xiàn)有的DFTL及其改進(jìn)算法未能很好地解決下面3個問題:1)不能充分利用負(fù)載的讀寫特性進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計;2)臟映射項回寫機制不夠優(yōu)化,造成翻譯頁更新頻繁;3)用戶數(shù)據(jù)寫不區(qū)分冷熱,造成垃圾回收效率低。針對這些問題,本文提出一種跨層感知的自適應(yīng)讀寫分區(qū)的閃存轉(zhuǎn)換層算法（ARWFTL）,其創(chuàng)新主要在于:1)根據(jù)負(fù)載讀寫特性,設(shè)立讀寫分開... 

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 固態(tài)硬盤簡介
    1.3 固態(tài)硬盤的固件優(yōu)化研究現(xiàn)狀
    1.4 論文主要貢獻(xiàn)和章節(jié)安排
        1.4.1 論文主要貢獻(xiàn)
        1.4.2 論文章節(jié)安排
第2章 固態(tài)硬盤設(shè)計基礎(chǔ)
    2.1 閃存芯片簡介
        2.1.1 NAND閃存的物理結(jié)構(gòu)
        2.1.2 NAND閃存的架構(gòu)與操作原理
    2.2 固態(tài)硬盤的基本架構(gòu)
    2.3 固態(tài)硬盤的閃存轉(zhuǎn)換層
        2.3.1 地址映射技術(shù)
        2.3.2 垃圾回收技術(shù)
        2.3.3 磨損均衡技術(shù)
        2.3.4 基于閃存特性折中的優(yōu)化算法
    2.4 本章小結(jié)
第3章 閃存轉(zhuǎn)換層設(shè)計
    3.1 按需的頁級 FTL 算法
        3.1.1 DFTL算法
        3.1.2 HCFTL算法
        3.1.3 IRRFTL算法
    3.2 ARWFTL算法的設(shè)計
        3.2.1 算法設(shè)計的動機
        3.2.2 ARWFTL的總體結(jié)構(gòu)
        3.2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計詳情
        3.2.4 W-CMT與 R-CMT的自適應(yīng)調(diào)整
    3.3 ARWFTL的處理流程
    3.4 性能測試與結(jié)果分析
        3.4.1 實驗設(shè)置
        3.4.2 ARWFTL參數(shù)配置
        3.4.3 ARWFTL的性能對比與分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于閃存特性折中的快寫策略
    4.1 閃存數(shù)據(jù)寫入的實現(xiàn)方式
    4.2 閃存存儲信道模型
        4.2.1 NAND閃存基礎(chǔ)
        4.2.2 電壓分布失真
        4.2.3 等效NAND閃存通道模型
        4.2.4 閃存信道模型下閃存特性的折中關(guān)系
    4.3 閃存特性折中的優(yōu)化算法
        4.3.1 OFWAR算法
        4.3.2 Dve FTL算法
    4.4 熱數(shù)據(jù)感知的快寫管理策略
        4.4.1 設(shè)計動機
        4.4.2 總體架構(gòu)
        4.4.3 基于HDAFWM改進(jìn)的ARWFTL算法
        4.4.4 熱數(shù)據(jù)識別窗口的動態(tài)調(diào)整
        4.4.5 基于HDAFWM改進(jìn)的ARWFTL算法流程
    4.5 性能測試與結(jié)果分析
        4.5.1 實驗設(shè)置
        4.5.2 HDAFWM熱數(shù)據(jù)窗口參數(shù)設(shè)置
        4.5.3 HDAFWM性能分析
        4.5.4 快寫塊的重寫開銷
    4.6 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一種適用于MLC閃存的CCI噪聲均衡化算法[J]. 張旋,周樂,侯愛華.  計算機科學(xué). 2018(S1)
[2]基于緩存映射項重用距離的閃存地址映射方法[J]. 周權(quán)彪,張興軍,梁寧靜,霍文潔,董小社.  計算機研究與發(fā)展. 2018(05)
[3]一種基于分類策略的聚簇頁級閃存轉(zhuǎn)換層算法[J]. 姚英彪,杜晨杰,王發(fā)寬.  計算機研究與發(fā)展. 2017(01)
[4]基于連續(xù)緩存和二級緩存的DFTL改進(jìn)算法[J]. 姚英彪,沈佐兵.  計算機研究與發(fā)展. 2014(09)
[5]基于代價的閃存數(shù)據(jù)庫緩沖區(qū)置換算法[J]. 湯顯,孟小峰,梁智超,盧澤萍.  軟件學(xué)報. 2011(12)
[6]基于SOPC的固態(tài)存儲硬盤的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 王江峰,蘇建.  計算機工程與設(shè)計. 2010(24)
[7]Flash存儲技術(shù)[J]. 鄭文靜,李明強,舒繼武.  計算機研究與發(fā)展. 2010(04)

碩士論文
[1]高密度閃存信道仿真及低復(fù)雜度糾錯技術(shù)研究[D]. 林旭昇.廣東工業(yè)大學(xué) 2017
[2]固態(tài)硬盤設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 沈佐兵.杭州電子科技大學(xué) 2014



本文編號：3693286