本文關(guān)鍵詞：面向固態(tài)硬盤的閃存控制器研究

  更多相關(guān)文章： 固態(tài)硬盤 緩存管理算法 地址映射算法 變長鏈表 兩級表映射算法

【摘要】：由傳統(tǒng)機(jī)械硬盤組成的存儲系統(tǒng)的讀寫速率長時間以來都是計算機(jī)系統(tǒng)性能瓶頸。由NAND閃存陣列組成的固態(tài)硬盤的出現(xiàn),使得大數(shù)據(jù)存儲有了基本的技術(shù)支持,其在輸入輸出速率、使用功耗和便攜性等方面都優(yōu)于傳統(tǒng)的機(jī)械硬盤。固態(tài)硬盤的出現(xiàn)大幅度提高了存儲系統(tǒng)的IO性能。在固態(tài)硬盤體系結(jié)構(gòu)中緩存管理算法和地址映射算法占據(jù)重要的地位,其嚴(yán)重影響著固態(tài)硬盤的性能表現(xiàn)和壽命長短。本文研究分析了傳統(tǒng)緩存置換算法,提出基于變長鏈表的緩存置換新算法。新算法將緩存中的熱頁組鏈表和冷頁組鏈表的長度設(shè)定為變長,這樣熱數(shù)據(jù)不會因為鏈表長度的限制被迫進(jìn)入冷頁組鏈表,從而導(dǎo)致冷頁組鏈表長期存在緩存,占用緩存空間。本文提出了動態(tài)雙閾值補(bǔ)頁算法,改進(jìn)傳統(tǒng)的算法,使得緩存管理過程能夠動態(tài)選擇三種補(bǔ)頁算法的一種,改進(jìn)算法效率。本文在研究傳統(tǒng)的地址映射技術(shù)(如頁級映射、塊級映射、混合映射等)的基礎(chǔ)上,提出了基于頁級地址的兩級表映射算法。該算法充分利用了頁級地址映射的靈活性,在擁有與頁級地址映射相似的讀寫性能的同時,大幅度降低頁級地址映射的緩存大小。本文通過SSDsim固態(tài)硬盤仿真器,對本文提出的緩存置換算法和閃存轉(zhuǎn)換層算法進(jìn)行算法驗證。通過trace文件來模擬讀寫負(fù)載,參數(shù)文件設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)模擬固態(tài)硬盤硬件參數(shù)。仿真結(jié)果證明,算法在一定程度上提高固態(tài)硬盤的讀寫速率,降低了擦寫閃存的次數(shù),使固態(tài)硬盤具有更長的使用時間,改善了系統(tǒng)性能。
【關(guān)鍵詞】：固態(tài)硬盤 緩存管理算法 地址映射算法 變長鏈表 兩級表映射算法
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP333
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-15
• 第一章 緒論15-22
• 1.1 固態(tài)硬盤的背景介紹15-16
• 1.2 閃存特性和結(jié)構(gòu)16-18
• 1.2.1 閃存分類16-17
• 1.2.2 閃存基本操作17-18
• 1.3 固態(tài)硬盤結(jié)構(gòu)簡介18-19
• 1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-20
• 1.5 論文結(jié)構(gòu)安排20-22
• 第二章 固態(tài)硬盤緩存管理算法的研究22-34
• 2.1 算法性能指標(biāo)22-23
• 2.1.1 緩存命中率22-23
• 2.1.2 擦寫次數(shù)23
• 2.2 緩存置換算法的設(shè)計23-27
• 2.2.1 傳統(tǒng)塊級置換算法23-24
• 2.2.2 基于變長鏈表的緩存置換算法24-25
• 2.2.3 頁組置換算法25-26
• 2.2.4 置換算法流程26-27
• 2.3 動態(tài)補(bǔ)頁算法27-32
• 2.3.1 常見的幾種補(bǔ)頁算法28-29
• 2.3.2 動態(tài)雙閾值補(bǔ)頁算法29-32
• 2.4 緩存管理綜合算法32-33
• 2.5 本章總結(jié)33-34
• 第三章 固態(tài)硬盤閃存轉(zhuǎn)換技術(shù)的研究34-46
• 3.1 傳統(tǒng)地址映射35-39
• 3.1.1 頁級映射35-36
• 3.1.2 塊級映射36-37
• 3.1.3 混合映射算法37-39
• 3.2 兩級表映射算法39-45
• 3.2.1 固態(tài)硬盤多級并行39-40
• 3.2.2 地址映射方法40-42
• 3.2.3 垃圾回收和損耗均衡算法42-45
• 3.3 本章總結(jié)45-46
• 第四章 固態(tài)硬盤性能測試與仿真46-63
• 4.1 SSDsim框架結(jié)構(gòu)46-49
• 4.2 SSDsim基本流程49-51
• 4.3 緩存管理算法的固態(tài)硬盤仿真51-59
• 4.3.1 變長鏈表緩存置換算法驗證51-55
• 4.3.2 動態(tài)雙閾值補(bǔ)頁算法驗證55-59
• 4.4 閃存轉(zhuǎn)換層算法的固態(tài)硬盤仿真59-62
• 4.5 本章總結(jié)62-63
• 第五章 總結(jié)和展望63-64
• 5.1 全文總結(jié)63-64
• 參考文獻(xiàn)64-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動及成果情況67

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：998640