闪存友好型文件系统性能优化技术的设计
发布时间：2021-07-07 09:26
闪存友好型文件系统（F2FS）是Linux诸多文件系统中专门为改善闪存存储设备性能而设计的新型文件系统。在进行系统设计时,F2FS文件系统将闪存存储设备的特点作为关键的决定因素,从而取得了显著的I/O性能提升。现有的研究指出,在SATA SSD与PCIe SSD两种主流的闪存存储设备上,与传统的EXT4文件系统相比,F2FS文件系统分别取得了2.5倍（SATA SSD）和1.8倍（PCIe SSD）的I/O性能提升[1]。因此,F2FS文件系统得到了越来越广泛的关注与应用。然而,随着研究工作逐渐深入,我们发现F2FS文件系统在顺序读性能、后台段清理机制以及检查点创建机制三个方面存在缺陷。本文针对这三个问题,展开了深入的问题分析并对性能优化技术进行了探索,主要完成了以下三方面的工作:首先,我们通过分析指出了数据碎片化现象是导致F2FS文件系统顺序读性能下降的主要原因。针对这个问题,我们提出了一种多级阈值同步写技术。该技术通过读取无效数据块的数量,判断系统的碎片化程度,动态的进行同步写操作写入模式的选择。由于一部分数据采用了就地更新模式进行写入,本方案有效的缓解了系统...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
安卓I/O栈框架
图 1.2 闪存存储单元Fig.1.2 Structure of flash storage cell存存储单元由控制门（Control Gate）以及浮置栅极（Floati栅极上下端，分别置有氧化绝缘层。浮置栅极中能够存储端有氧化绝缘层的保护，存储在其中的电荷不会溢出。每量即可以表示数据的信息[22][26]。闪存存储设备将多个存储单元组织在一起，构成一个页（P 4KB，将 128 个页组织在一起构成一个块（Block）。在每页和块是基本的逻辑布局单元。其中，页是闪存存储器读块是闪存存储器擦除操作的基本单位。此外，在页、块之多级布局单元,由下至上分别是分组（Plane）、晶圆（Die）、芯nnel）[23]。高性能的闪存存储设备具有的通道和芯片数量更理能力更强。储原理以及布局结构和传统的磁盘不同，闪存存储设备的
周期（P/E Cycle）衡量，通常每个存储单元的使用寿命在 100,000 次编程/擦除周期左右。1.2.3 闪存友好型文件系统简介闪存友好型文件系统（F2FS 文件系统）是 Linux 诸多文件系统中专门为改善闪存存储设备性能而设计的新型文件系统。在进行系统设计时，F2FS 文件系统将闪存存储设备的特点作为关键的决定因素，取得了显著的 I/O 性能提升。现有的研究指出，在 SATA SSD 与 PCIe SSD 两种主流的闪存存储设备上，与传统的 EXT4文件系统相比，F2FS 文件系统分别取得了 2.5 倍（SATASSD）和 1.8 倍（PCIe SSD）的I/O性能提升[1]。本小节将对F2FS文件系统的布局结构以及关键技术进行介绍。1.2.3.1 F2FS 文件系统布局结构图 1.3[1]所示的是 F2FS 文件系统的布局结构。段（Segment）是 F2FS 文件系统最基本的数据管理单元，整个系统空间被分为多个段，每个段中包含了 512 个4KB 的数据块（Block），共 2MB 的连续空间。连续的段组成一个节(Section)，连续的节组成一个区（Zone）。
本文编号：3269380
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
安卓I/O栈框架
图 1.2 闪存存储单元Fig.1.2 Structure of flash storage cell存存储单元由控制门（Control Gate）以及浮置栅极（Floati栅极上下端，分别置有氧化绝缘层。浮置栅极中能够存储端有氧化绝缘层的保护，存储在其中的电荷不会溢出。每量即可以表示数据的信息[22][26]。闪存存储设备将多个存储单元组织在一起，构成一个页（P 4KB，将 128 个页组织在一起构成一个块（Block）。在每页和块是基本的逻辑布局单元。其中，页是闪存存储器读块是闪存存储器擦除操作的基本单位。此外，在页、块之多级布局单元,由下至上分别是分组（Plane）、晶圆（Die）、芯nnel）[23]。高性能的闪存存储设备具有的通道和芯片数量更理能力更强。储原理以及布局结构和传统的磁盘不同，闪存存储设备的
周期（P/E Cycle）衡量，通常每个存储单元的使用寿命在 100,000 次编程/擦除周期左右。1.2.3 闪存友好型文件系统简介闪存友好型文件系统（F2FS 文件系统）是 Linux 诸多文件系统中专门为改善闪存存储设备性能而设计的新型文件系统。在进行系统设计时，F2FS 文件系统将闪存存储设备的特点作为关键的决定因素，取得了显著的 I/O 性能提升。现有的研究指出，在 SATA SSD 与 PCIe SSD 两种主流的闪存存储设备上，与传统的 EXT4文件系统相比，F2FS 文件系统分别取得了 2.5 倍（SATASSD）和 1.8 倍（PCIe SSD）的I/O性能提升[1]。本小节将对F2FS文件系统的布局结构以及关键技术进行介绍。1.2.3.1 F2FS 文件系统布局结构图 1.3[1]所示的是 F2FS 文件系统的布局结构。段（Segment）是 F2FS 文件系统最基本的数据管理单元，整个系统空间被分为多个段，每个段中包含了 512 个4KB 的数据块（Block），共 2MB 的连续空间。连续的段组成一个节(Section)，连续的节组成一个区（Zone）。
本文编号：3269380
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