基于负载感知的3D堆叠闪存FTL优化算法研究

发布时间：2021-10-19 02:05

　　随着计算机技术的飞速发展,数据量发生了爆炸性的增长,对存储系统容量和性能的需求与日俱增,处理器性能与存储带宽差距越来越大,存储墙问题日趋严重。基于闪存的存储系统由于其高性能、高可靠、低功耗等特性将成为主流存储设备。三维堆叠（3D）闪存使用空间堆叠技术组织闪存单元,打破了传统平面闪存出现的容量瓶颈,成为新一代闪存的发展方向。传统闪存擦除操作具有原子性且耗时极长,阻塞了读请求,造成闪存系统读延时的恶化。3D闪存利用擦除挂起/恢复高级命令将擦除操作挂起,能够解决读请求阻塞问题,然而挂起存在状态切换延时,频繁的挂起操作无法有效优化读性能。为了降低频繁挂起带来的开销,设计并实现了一种基于均值聚类算法（K-means）负载感知的挂起减轻闪存转换层优化算法——WASRFTL。一方面基于K-means聚类算法判断数据的冷热度,另一方面利用3D电荷陷阱型（Charge Trap）闪存基于单次多操作（One Shot）的读写方式带来的特性,将热度数据预取载入读缓存。提高读缓存的效率,减少擦除挂起与恢复操作次数,进一步优化闪存系统读性能。采用负载驱动（trace-driven）的3D闪存仿真系统进行实验,结... 

【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】：82 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

D闪存的一种空间模型

以 SK 海力士公司生产的 3D CT TLC 闪存芯片为例，总结了 3D 闪存支持的高级令的应用条件及使用效果；最后着重介绍了本课题相关的单次多编程、单次多读程挂起/恢复、擦除挂起/恢复四种高级命令，并根据相关性能参数进行了高级命的选择。2.1 3D 闪存原理.1.1 闪存堆叠结构及闪存单元种类3D 闪存与 2D 闪存在闪存单元组织方式上存在区别。相比于 2D 闪存的平面组方式，3D 闪存通过三维堆叠的方式，增加了闪存容量提升的维度，使得闪存容得到进一步提升。3D 闪存的一种堆叠结构如图 2.1 所示。3D 闪存采用立体堆叠造工艺提高生产效率。由绝缘体板堆叠构成多个平面，制造时先对多个平面进行次从上至下的腐蚀穿孔，再将柱状硅衬底插入空洞构成闪存单元，3D 闪存单元种实际结构如图 2.2 所示。

【参考文献】：
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[1]针对固态盘的I/O优化技术研究[D]. 李红艳.华中科技大学 2016
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硕士论文
[1]MLC NAND闪存失效模式的测试与分析[D]. 夏倩.华中科技大学 2016
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本文编号：3443943