基于软件定义的闪存存储系统构建及性能优化技术研究

发布时间：2020-12-04 09:59

　　随着互联网技术的飞速发展,存储系统所需要处理的数据量越来越大,而用户对存储系统的性能需求却越来越高。闪存技术的出现,给存储系统带来了巨大的变革,大大提升了外存储系统的性能,但是相对于用户对存储系统的性能需求以及计算机系统计算处理能力的增长,存储性能的提升还远远不够,外存储设备仍然还是整个计算机系统的瓶颈。此外,由于闪存自身的存储特性缺陷,使得基于闪存的固态存储存储系统在可靠性保障与性能提升方面都面临着严峻挑战。围绕高性能固态盘,提出了一种软件定义的相变存储器与闪存的多介质融合固态盘构建方法,提升固态盘小写性能和增强可靠性。新型非易失性存储器尤其是相变存储器的出现,为解决固态盘性能与可靠性瓶颈提供了新的途径。利用相变存储器的高性能存取速度、灵活的存取方式以及非易失性等存储特性与闪存融合,采用软件定义的方法,根据不同的应用负载需求,将相变存储器灵活地用作缓存或同级存储设备,有效地缓解了固态盘小写性能差的问题,减少了闪存的擦写次数,提升了固态盘设备性能的同时增强了固态盘可靠性。在关键技术研究的基础上,实现了软件定义多介质融合的固态盘硬件原型DSAL V1.0。通过在原型系统上进行测试发现,服... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：119 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

闪存芯片内部组织结构图

通过 PCI-e 接口与主机端连接。为方便研究与系统升级，DSAL V1.0 采用子母卡的形式设计，子母卡之间借用 DDR3 物理接口进行连接，其具体实物如图2-7所示。即在主板上除了 FPGA 主控芯片与 DRAM 缓存外，设计了 4 个 DDR3DIMM 插槽接口，通过设计不同的子卡插入到主板上，从而可以灵活的构建不同的多介质融合固态盘。X VFPGADDR DIMMDDR DIMMDDR DIMMDDR DIMMDRAMBRAMPCMPCMPCMPCM图 2-6 多介质融合固态盘硬件构成示意图根据当前新型存储器件的发展状况，DSAL V1.0 主要研制了两类子卡。其中一类是以镁光的相变存储器 P8P 芯片构建的相变存储子卡，如图2-8(a) 所示，每个子卡上含有 8 颗 P8P 相变存储器芯片，共同构成一个通道，由于受限于单颗芯片容量仅为 128Mb，故每个相变存储子卡容量为 128MB。而另一类子卡是分别以三星和镁光的 NAND Flash 闪存芯片构建的闪存子卡

图 2-6 多介质融合固态盘硬件构成示意图根据当前新型存储器件的发展状况，DSAL V1.0 主要研制了两类子卡。其中一类是以镁光的相变存储器 P8P 芯片构建的相变存储子卡，如图2-8(a) 所示，每个子卡上含有 8 颗 P8P 相变存储器芯片，共同构成一个通道，由于受限于单颗芯片容量仅为 128Mb，故每个相变存储子卡容量为 128MB。而另一类子卡是分别以三星和镁光的 NAND Flash 闪存芯片构建的闪存子卡，如图2-8(b、c) 所示，其中基于三星28

【参考文献】：
期刊论文
[1]一种面向RAID阵列的SSD设计优化方法[J]. 陈博,肖侬,刘芳,欧洋,何晚辉.  计算机工程与科学. 2014(07)

博士论文
[1]磁盘阵列节能数据布局与性能优化的研究[D]. 李元章.北京理工大学 2015



本文编号：2897398