收藏本站
《湖南大学》 2017年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于NAND闪存的固态硬盘缓存区管理算法研究

李永伟  
【摘要】:近几十年来,随着计算机体系结构技术及芯片加工工艺的不断进步,计算机系统的CPU性能与IO性能的差距不断扩大。同时,云计算、大数据、物联网等技术的快速发展也对数据存储提出了更高的要求。这就使得存储系统成为计算机系统的性能瓶颈。相比于传统的硬盘,固态硬盘具有许多优良特性:读写速度快、低功耗和高可靠性等,因此固态硬盘已广泛应用到多个领域。但是固态硬盘也继承了闪存的缺点,如读写不对称性、写前擦除、擦除次数有限等。在固态硬盘中引入缓存区可以有效地缓存频繁访问的数据,减少对闪存的写入次数,从而提升固态硬盘性能。因此固态硬盘的缓存区设计一直是研究热点。首先,已有的页级缓存区算法有较高的命中率,但是会导致擦除次数的增多,而已有的块级缓存区算法则与页级算法的表现相反。所以,已有的算法无法在命中率和擦除次数两方面达到平衡。针对这个问题,本文提出一种基于聚合的缓存区管理算法--GBBM(Group-based Buffer Management)。GBBM 算法将缓存区分成 Page Region和Group Region。页区域以页作为管理粒度,聚合区域则存放从页区域剔除的数据页,并将属于同一个闪存块的数据页聚合在一起管理。本文使用SSDSim模拟器进行仿真实验。实验结果表明,当页区域与聚合区域的空间配置为3:7时,GBBM的性能最佳。与页级算法相比,GBBM的命中率有所下降,但是其擦除次数明显减少;与块级PAB算法相比,GBBM的擦除次数有所增加,但是其命中率显著提升。所以,GBBM在命中率和擦除次数两方面达到了一定程度的均衡。由于2QW-Clock算法没有考虑到写请求大小与更新频率之间的关系,本文对2QW-Clock算法进行改进,提出了一种基于权重的缓存区管理算法--WBBM(Weight-based Buffer Management)。WBBM 引入 LAST算法中的局部性识别模块,将写请求分为Small Request和Big Request,实现了对2QW-Clock算法中写请求的进一步区分。本文使用SSDSim模拟器进行仿真实验。针对写比重大且写请求平均长度较小的Financiall负载,相比于2QW-Clock算法,WBBM的各方面性能更加突出。针对其他类型负载,WBBM与2QW-Clock的表现相近。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP333

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;英特尔与镁光以创新巩固NAND闪存技术领导地位[J];微电脑世界;2012年01期
2 辛璋;;NAND闪存市场版图将面临重新分割[J];中国集成电路;2006年04期
3 徐俊毅;;Spansion与中芯国际合作面向高端市场的下一代NAND闪存 Spansion公布业界最小NAND裸片尺寸的最高性能NAND闪存生产计划[J];电子与电脑;2008年10期
4 ;东芝开发出采用三维结构的NAND闪存技术[J];集成电路应用;2007年07期
5 章从福;;东芝NAND闪存市场传捷报[J];半导体信息;2006年04期
6 沈建苗;;NAND闪存芯片即将寿终正寝?[J];微电脑世界;2010年03期
7 沈熙磊;;三星量产新型NAND闪存芯片 比现在快10倍[J];半导体信息;2011年03期
8 周平,饶若楠,尤晋元;一种基于NAND闪存的嵌入式Linux文件系统[J];计算机应用与软件;2004年08期
9 ;意法半导体(ST)扩大NAND闪存产品系列,推出256兆位和128兆位器件[J];电子与电脑;2004年08期
10 全蕾;江珊珊;;基于NAND闪存的FMNFS文件系统的设计[J];硅谷;2009年09期
中国重要报纸全文数据库 前4条
1 文月;全球一季度NAND闪存:出货量增长30% 营收下跌15.8%[N];电子资讯时报;2008年
2 记者 王林 北京;第三季度NAND闪存销售额增长37%[N];电子资讯时报;2007年
3 本报记者 于寅虎;NAND闪存供应商增加产能[N];中国电子报;2002年
4 文月;东芝推出业内最大容量的嵌入式NAND闪存[N];电子资讯时报;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 李永伟;基于NAND闪存的固态硬盘缓存区管理算法研究[D];湖南大学;2017年
2 邱清武;NAND闪存卡低成本测试方案开发和实现[D];上海交通大学;2013年
3 王发宽;基于NAND闪存的混合固态硬盘设计研究[D];杭州电子科技大学;2017年
4 姜超;NAND闪存的LDPC码比特翻转译码算法研究[D];西安电子科技大学;2017年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026