应用于固态盘的RAID技术的研究

发布时间：2020-01-22 02:06

【摘要】：数据密集型应用对存储系统的性能和可靠性都有着非常高的要求,但长期以来人们使用的硬磁盘(Hard Disk Drive, HDD)由于其物理结构的限制,不能很好的满足这两个要求。而基于NAND闪存的固态硬盘(Solid State Drive, SSD)由于其访问时延小、抗震、低功耗等特性,正在逐步的替代硬磁盘被越来越广泛的用于存储系统中。数据密集型应用对性能和可靠性的要求是研究应用于固态硬盘的RAID结构的内在动力,而固态硬盘价格的降低以及容量的增加,为将固态硬盘应用于RAID (Redundant Array of Independent Disks,独立冗余磁盘阵列)结构中创造了有利条件。本文针对应用于固态硬盘的RAID机制进行研究,本文的工作主要有以下几个方面：首先,分析比较了应用于固态硬盘上的不同RAID机制；其次,我们提出的新型RAID4结构：SPD-RAID4 (Splitting Parity Disk-RAID4)。SPD-RAID4使用多个校验数据盘来替代RAID4中的单个校验数据盘,不仅解决了RAID4结构的性能瓶颈问题,也使得存储系统的可靠性得到了提升；第三,为了对设计的RAID机制进行评测,本文拓展了单个固态硬盘模拟器SSDsim为SSDsim_for_RAID,使其支持不同的RAID机制；最后,使用拓展后的模拟器进行实验,比较SPD-RAID4和RAID4、RAID5的性能。实验结果表明,相比RAID5, SPD-RAID4最多能获得的20.3%的性能提升；相比RAID4, SPD-RAID4最多能获得40.6%的性能提升。
【图文】：

片结构,闪存,芯片,芯片组

W１．１典型的ＮＡＮＤ闪存芯片组织结构逡逑Ｆｉｇ邋１．１邋Ｔｙｐｉｃａｌ邋ＮＡＮＤ邋ｆｌａｓｈ邋ｃｈｉｐ逡逑图１．１是一个典型的巧存哀片结构［ｌ］。一般闪存芯片包含五个层次：芯片逡逑（ｃｈｉｐ）逦晶圆（ｄｉｅ）逦分组（ｐｌａｎｅ）逦块（ｂｌｏｃｋ）逦－页（ｐａｇｅ）。其中，每个邋ｐｌａｎｅ

混合式

混合式映射将闪存块分为数据块和日志块，其中数据块采用块映射，而逡逑日志块采用页映射，当页有数据需要更新时，更新的内容会彼放到日志块中，Ｗ逡逑此来减少擦除操作。混合式映射的基本流程如图１．３所不：请求到达时，首先判逡逑断该请求对应的内容的最新数据是否存放在数据块中：若是，则通过块映射在数逡逑据块内寻找数据地址，若不是，则通过页映射在日志块中寻找数据地址。混合式逡逑映射方法的基本思想基本类似，，其中最典型的就是ｂａｓｔ邋（Ｂｌｏｃｋ邋Ａｓｓｏｃｉａｔｉｖｅ逡逑Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ）邋［１６］和邋ＦＡＳＴ邋（Ｆｕｌｌｙ邋Ａｓｓｏｃｉａｔｉｖｅ邋Ｓｅｃｔｏｒ邋Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ）［＂］。混合式映射虽逡逑然有许多优点，但仍然存在数据合并效率低下的问题，为此宾夕法尼亚州立大学逡逑的Ａａｙｕｓｈ邋Ｇｕｐｔａ在分析它的优缺点后提出了邋ＤＦＴｌＪＷ。逡逑（１）在ＢＡＳＴ方案中
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP333.35

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