非挥发性存储器磨损均衡文件系统的设计与研究
本文关键词:非挥发性存储器磨损均衡文件系统的设计与研究 出处:《华南理工大学》2016年硕士论文 论文类型:学位论文
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【摘要】:近年来存储器与处理器之间的性能差距越来越大,“存储墙”问题凸显,但是传统的DRAM组件基本已经达到集成极限,如何设计有效的存储架构解决存储墙问题已经成为我们必须面对的挑战。以非挥发性存储器(Non-volatile memory,NVRAM)为代表的新型存储器件因为低功耗、集成度高而备受关注。但是存储单元有限的擦写次数也是其重要的局限之一。在NVRAM存储系统中,主要挑战落在如何保护存储单元过度更新。为此,本文设计实现了一个磨损均衡文件系统来解决NVRAM的磨损均衡问题。本文在对Ext2文件系统进行分析和研究的基础上,设计与实现了一个基于FUSE框架的解决NVRAM磨损均衡问题的用户级文件系统。文件系统中更新频繁的存储单元主要是索引节点表区和空闲块区,所以本文主要是针对这两块区域设计不同解决方案来解决磨损问题。本文分别针对这两部分设计了不同的算法。索引节点表区采用滑动窗口式的自适应磨损机制来防止NVRAM存储单元过早磨损,并且加入间接指针机制来交换数据,避免对文件系统目录项的修改。空闲块区管理采用类队列的模型,用空闲块存储空闲块号,每次释放的空闲块号入队到队尾,每次申请空闲块就出队队头的空闲块号,申请和释放都对空闲块队列操作,从而较自然的解决了空闲块部分的磨损问题。基于FUSE的非挥发性存储器磨损均衡文件系统作用在Linux平台上。系统实现了文件系统的基本操作。经过测试,该文件系统完成了预定的设计,对解决磨损问题起到了较好的效果,且运行稳定。
[Abstract]:In recent years, the gap between memory and processor performance is increasing, "storage wall" problem is prominent, but the traditional DRAM components have basically reached the limit of integration. How to design an effective storage architecture to solve the storage wall problem has become a challenge we must face. The new memory devices represented by NVRAM have attracted much attention because of their low power consumption and high level of integration. However, the limited number of erasures of memory cells is one of its important limitations. In NVRAM memory systems. The main challenge falls on how to protect the storage unit from overupdating. In this paper, we design and implement a wear equalization file system to solve the problem of NVRAM wear equalization. Based on the analysis and research of Ext2 file system. A user-level file system based on FUSE framework is designed and implemented to solve the problem of NVRAM wear balance. The frequently updated storage units in the file system are the index node table area and the free block area. So this paper mainly aims at the two regions to design different solutions to solve the wear problem. This paper respectively designed different algorithms for these two parts. The index node table area adopts sliding window adaptive wear mechanism. To prevent premature wear and tear of NVRAM storage cells. And the indirect pointer mechanism is added to exchange data to avoid the modification of file system directory items. The free block area management adopts class queue model, and the free block number is stored with free block. Each free block number is added to the end of the team, and the free block number of the team head is sent out each time the free block is requested. The free block queue operation is applied for and released. The non-volatile memory wear equalization file system based on FUSE acts on the Linux platform. The system realizes the basic operation of the file system. Pass the test. The file system has completed the scheduled design, which has a good effect on solving the wear problem, and runs stably.
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TP333
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本文编号:1371227
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