固态硬盘存储管理及数据恢复探讨

发布时间：2017-09-10 15:26

  本文关键词：固态硬盘存储管理及数据恢复探讨

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【摘要】：传统的机械硬盘由于其机械结构的限制在某些领域已经不能适应高读写速度、高适应性的要求,固态硬盘的出现完美的解决了这些问题。随着固态硬盘的应用范围扩大,对于固态硬盘本身的要求也越来越多,其存储性能上的优化成为目前要解决的问题之一。固态硬盘的存储介质是NAND闪存,闪存介质由于制造工艺的限制不可避免的有坏块,并且闪存介质十分不耐擦写。要想发挥闪存的优势就必须解决这些限制因素。为此在设计闪存的存储管理系统时要加入相应的损耗均衡机制和坏块管理机制。引入这些优化决策之后在考虑发生数据丢失后的数据恢复与传统的机械硬盘又会有相应的改变。针对这些问题,本文做了以下工作:首先,论文介绍了闪存介质的存储原理,引入了闪存转换层(FTL)的概念,基于此探讨了闪存转换层实现的各种算法支持,包括:地址映射、损耗均衡、垃圾回收、坏块管理、断掉保护等。重点研究了地址映射的机制、损耗均衡算法的各项指标及优化方法和垃圾回收策略的流程。同时根据在NAND闪存上常用的YAFFS2文件系统做了相关分析与探讨。其次,在固态硬盘存储管理算法的基础上研究了基于YAFFS2文件系统的数据恢复原理。找到了一种利用对象头文件信息完成文件定位和文件拼装的方法,在此基础上利用对象头信息尝试实现文件历史演化的重构。最后,论文研究了针对于固态硬盘的测试试验平台,并在Linux系统下测试了固态硬盘损耗均衡算法的优化和文件恢复技术的实现,并对文件历史演化重构技术实现的可能性做了探讨。同时基于本文的成果分析了固态硬盘的未来研究方向。
【关键词】：固态硬盘 存储管理 数据恢复 仿真测试
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP333;TP309.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-15
• 1.1 课题背景11-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.3 论文研究内容14-15
• 第2章 固态硬盘存储系统分析15-20
• 2.1 NAND闪存概述15-16
• 2.2 固态硬盘存储概述16-17
• 2.3 固态硬盘文件系统结构17-18
• 2.4 存储管理系统18-19
• 2.5 本章小结19-20
• 第3章 固态硬盘存储管理20-31
• 3.1 固态硬盘存储管理结构20-21
• 3.2 固态硬盘数据结构21-22
• 3.3 地址映射技术22-25
• 3.3.1 页映射和块映射22-25
• 3.4 损耗均衡策略25-27
• 3.4.1 需求分析25-26
• 3.4.2 动态损耗均衡和静态损耗均衡26-27
• 3.5 其他存储管理机制27-29
• 3.5.1 垃圾回收27-28
• 3.5.2 坏块管理28
• 3.5.3 断电保护28-29
• 3.5.4 差错校验29
• 3.6 本章小结29-31
• 第4章 YAFFS2文件系统研究31-38
• 4.1 YAFFS存储机制31-33
• 4.2 YAFFS2数据结构33-35
• 4.3 YAFFS2损耗均衡和垃圾回收机制35-37
• 4.3.1 损耗均衡机制35
• 4.3.2 垃圾回收机制35-37
• 4.4 本章小结37-38
• 第5章 固态硬盘数据恢复38-46
• 5.1 数据恢复概述38-39
• 5.2 数据恢复算法39-44
• 5.2.1 YAFFS文件系统数据删除原理39-40
• 5.2.2 数据恢复原理40-41
• 5.2.3 文件定位41-42
• 5.2.4 文件组装42-44
• 5.3 文件历史演化轨迹重构44-45
• 5.4 本章小结45-46
• 第6章 仿真测试46-54
• 6.1 固态硬盘存储管理测试46-49
• 6.1.1 试验平台搭建46-47
• 6.1.2 实验内容47-48
• 6.1.3 测试内容及结果分析48-49
• 6.2 YAFFS2文件系统的数据恢复49-53
• 6.2.1 YAFFS2文件系统挂载49-50
• 6.2.2 实验内容50-52
• 6.2.3 结果分析52-53
• 6.3 本章小结53-54
• 总结与展望54-56
• 参考文献56-58
• 致谢58

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本文编号：825062