固态盘的通道级RAID研究

发布时间：2017-03-29 00:05

  本文关键词：固态盘的通道级RAID研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：与传统的机械硬盘相比,基于闪存的固态盘具有诸多优点：性能高、能耗低、抗震强、体积小。然而,闪存厂商为了降低造价,持续地缩小闪存单元的体积并且提高每个闪存单元所存储的数据位数。然而,这两种方法都会大幅降低闪存的可靠性和寿命,导致硬错误,如块或晶圆错误的发生几率大大提高。在多通道并行工作的固态盘内,大部分软错误,如写干扰、读干扰都可以被ECC纠错码,然而修正硬错误通常需要使用数据冗余机制,如RAID (redundant array of independent disks)。本文针对应用于固态盘内通道级的RAID机制进行研究,本文的工作主要有以下几个方面：首先,本文分析比较了应用于固态硬盘上的不同RAID机制；其次,我们将几种常规RAID结构移植到固态盘内的通道级,并验证了其对固态盘性能的影响；第三,为了在增强固态盘可靠性的同时保持较好的性能,我们提出了一种新的应用于关键任务的固态盘内通道级数据冗余结构,称为CR5M (Mirroring-Powered Channel-RAID5)。CR5M利用隐藏的镜像芯片来提升小写性能。最后,我们拓展了固态盘模拟器SSDSim,使其支持CR1、CR4、CR5及CR5M。我们分别使用真实应用负载和合成负载通过拓展后的SSDSim来测试这几种CR结构的性能。实验结果表明,相比CR5, CR5M最多提升了25.8%的性能。另外,CR5M比CR5还减少了最多23.6%的每通道写次数。
【关键词】：闪存 固态盘 闪存模拟器 RAID5
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP333.35
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 研究背景14-16
• 1.2 闪存及固态盘简介16-19
• 1.3 论文研究内容和章节安排19-20
• 第二章 相关领域与关键技术20-30
• 2.1 闪存转换层20-22
• 2.2 RAID简介22-23
• 2.3 应用于固态盘的RAID23-29
• 2.3.1 HPDA23-25
• 2.3.2 WeLe-RAID25-26
• 2.3.3 Diff-RAID26
• 2.3.4 FRA26-27
• 2.3.5 用于闪存的高性能和高可靠性RAID技术27-28
• 2.3.6 寿命相关的闪存的RAID可靠性方案28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第三章 固态盘的通道级RAID30-37
• 3.1 通道级RAID130-31
• 3.2 通道级RAID431-34
• 3.3 通道级RAID534-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第四章 利用镜像加速的通道级RAID537-42
• 4.1 CR5M的原理37-39
• 4.2 CR5M的工作流程39-41
• 4.3 本章小结41-42
• 第五章 支持CR的固态盘模拟器CRSSDSIM42-51
• 5.1 SSDSIM的模块划分42-43
• 5.2 SSDSIM的基本流程43-45
• 5.3 SSDSIM的数据结构45-46
• 5.4 CRSSDSIM46-50
• 5.5 本章小结50-51
• 第六章 实验结果与分析51-60
• 6.1 实验配置51-52
• 6.2 真实应用负载实验结果及分析52-55
• 6.3 合成负载的实验结果和分析55-57
• 6.4 预读开销分析57-58
• 6.5 损耗均衡分析58-59
• 6.6 本章小结59-60
• 第七章 总结与展望60-62
• 7.1 论文工作总结60-61
• 7.2 工作展望61-62
• 参考文献62-65
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况65-66

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本文编号：273284