WAPFTL:支持预测机制的负载自适应闪存转换层算法

发布时间：2019-10-23 05:14

【摘要】：基于NAND Flash的固态盘凭借其低延迟、低功耗、高可靠性等优点,已经开始应用于企业级服务器和高性能计算领域。针对固态盘相对较差的写性能及使用寿命有限等不足,提出了一种闪存转换层中基于页映射机制的自适应地址映射算法WAPFTL。该算法能够在地址转换过程中预测负载读写特性并自适应地调整地址映射信息缓存的策略。实验结果表明,WAPFTL能够高效协同利用负载的时间局部性和空间局部性,提高地址映射命中率,减少因地址映射而引起的额外写操作次数;同时,有效减少了垃圾回收次数,提高了SSD整体性能。
【图文】：

图１ＷＡＰＦＴＬ结构Ｆｉｇｕｒｅ１ＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｏｆＷＡＰＦＴＬ

地址映射,缓存策略,信息

Ｄ中有新的数据写入Ｆｌａｓｈ时，ＦＴＬ会在当前所有的空闲块中选择一块磨损次数最少的数据块作为当前数据块（ＣｕｒｒｅｎｔＢｌｏｃｋ），用来存储最近被写入的数据。对于ＳＩＺＥ大于１的写请求，其写入该当前块中页的数量为ＳＩＺＥ，并且写入Ｆｌａｓｈ后的物理地址也是连续的。因此，，对于顺序写请求，我们可以利用这一特性在一个地址映射信息中记录多条页地址映射关系，如图２所示。Ｆｉｇｕｒｅ２ＣａｃｈｅｓｔｒａｔｅｇｙｏｆａｄｄｒｅｓｓｍａｐｐｉｎｇｓｉｎＷＡＰＦＴＬ图２ＷＡＰＦＴＬ地址映射信息缓存策略由于ＳＳＤ所采取的异地更新策略，在当前写请求完成对数据的存储以后，原有的地址映射关系发生改变，ＦＴＬ需要作废原有映射信息并记录最新的地址映射关系。ＷＡＰＦＴＬ比较当前写请求的ＳＩＺＥ与当前ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ，如果ＳＩＺＥ大于ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ，则表示在当前负载情况下，ＷＡＰＦＴＬ的决策是及该地址映射信息缓存到ＳＣＭＴ中，ＷＡＰＦＴＬ在ＳＣＭＴ中缓存一个映射串，记录此次１２４０ＣｏｍｐｕｔｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ｓｃｉｅｎｃｅ计算机工程与科学２０１４，３６（７）
【作者单位】：国防科学技术大学计算机学院;
【基金】：国家863计划资助项目(2012AA01A301) 国家自然科学基金资助项目(61202118)
【分类号】：TP333

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