闪存阵列构建与优化的关键技术研究

发布时间：2022-01-03 03:13

　　大数据时代对于存储系统容量、性能、能耗和可靠性的要求越来越高,但是计算机系统中以磁盘为主的存储系统性能与计算性能的差距却越来越大。闪存具有非易失、性能高、功耗小、抗震性好等优势,利用其构建闪存阵列为提高存储系统容量、克服存储性能瓶颈和增强存储系统可靠性带来了契机。虽然闪存或者基于闪存的固态盘与磁盘从构造和访问方式上都有很大区别,但是现有构建阵列的方法大多来源于磁盘存储系统,没有针对闪存的特性,不能很好地利用闪存的优势和改进其不足。基于此,本文针对闪存特点研究了闪存阵列构建及优化的关键技术。首先研究了闪存固态盘的性能优化技术;然后重点研究了基于固态盘的闪存阵列构建及优化技术。主要的工作及创新如下:1)提出了一种扩展闪存固态盘内部并行层次的双页访问模式闪存固态盘由很多闪存芯片组成,具有丰富的内部并行,有效挖掘并利用这种并行是提升闪存固态盘性能的主要手段,也是固态盘具有比磁盘更好性能的重要原因之一。以往有很多研究从不同角度包括固态盘内阵列组织、数据布局、请求调度等来挖掘、利用固态盘内的这种并行。然而,目前固态盘内部的并行被限制在plane层面。我们在plane层面并行的基础上进一步扩展了固态... 

【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校

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IDC对2020年云中数据量的预测

国防科学技术大学研究生院博士学位论文 总之，大数据具有规模大、对处理速度要求高、种类多样、价值高等特存储和处理这些数据对存储系统的容量、性能和可靠性等方面都提出了。 1.1.2 存储系统发展现状长期以来，计算机存储系统，特别是基于磁盘的外部存储系统与计算系统存在较大差距。尽管近些年来，磁盘的容量越来越大，单位比特的成本越但是其延迟和吞吐率却的改进却并不明显。图 1.2 显示了计算机 CPU，主延迟的发展趋势。从图中可以看出，近几十年来，CPU 和主存的延迟都的改善，但是磁盘延迟的减少却并不明显。

着闪存也从作为磁盘的缓存逐步向替代磁盘的外部存储转变。k[23]提出了在数据中心的各个存储层面，都将提供和使用相应的闪存未来的应用更加广泛，场景更加多元化。 来，尽管其他各种非易失存储器件也相继出现，比如 PCM、FTT-RAM，RRAM 等，但是这些存储器件在技术和工艺上都还不大规模产品化还有距离，所以短时间内很难用于构建大规模存储解了闪存的应用现状和发展前景后，下面将从闪存结构特征着存在的问题。 是一种基于半导体技术的固态存储器件，分为 NAND 型和 NO 类型容量大，成本相对较低，应用更加广泛，所以是本文研究提到的闪存均默认为 NAND 型。闪存芯片组织结构如图 1.3 所Chip Package）由多个 die 组成，每个 die 包含多个 plane，一个（Block），一个块里有多个页（Page）。Page 是闪存读写的最盘中的扇区。相比磁盘，闪存因为去除了机械部件，访问效率得时，其丰富的潜在并行性也是促进其性能提升的关键因素。 Chip Package


本文编号：3565447