面向固态硬盘的闪存控制器研究

发布时间：2017-10-09 06:24

  本文关键词：面向固态硬盘的闪存控制器研究

  更多相关文章： 固态硬盘 缓存管理算法 地址映射算法 变长链表 两级表映射算法

【摘要】：由传统机械硬盘组成的存储系统的读写速率长时间以来都是计算机系统性能瓶颈。由NAND闪存阵列组成的固态硬盘的出现,使得大数据存储有了基本的技术支持,其在输入输出速率、使用功耗和便携性等方面都优于传统的机械硬盘。固态硬盘的出现大幅度提高了存储系统的IO性能。在固态硬盘体系结构中缓存管理算法和地址映射算法占据重要的地位,其严重影响着固态硬盘的性能表现和寿命长短。本文研究分析了传统缓存置换算法,提出基于变长链表的缓存置换新算法。新算法将缓存中的热页组链表和冷页组链表的长度设定为变长,这样热数据不会因为链表长度的限制被迫进入冷页组链表,从而导致冷页组链表长期存在缓存,占用缓存空间。本文提出了动态双阈值补页算法,改进传统的算法,使得缓存管理过程能够动态选择三种补页算法的一种,改进算法效率。本文在研究传统的地址映射技术(如页级映射、块级映射、混合映射等)的基础上,提出了基于页级地址的两级表映射算法。该算法充分利用了页级地址映射的灵活性,在拥有与页级地址映射相似的读写性能的同时,大幅度降低页级地址映射的缓存大小。本文通过SSDsim固态硬盘仿真器,对本文提出的缓存置换算法和闪存转换层算法进行算法验证。通过trace文件来模拟读写负载,参数文件设置系统参数模拟固态硬盘硬件参数。仿真结果证明,算法在一定程度上提高固态硬盘的读写速率,降低了擦写闪存的次数,使固态硬盘具有更长的使用时间,改善了系统性能。
【关键词】：固态硬盘 缓存管理算法 地址映射算法 变长链表 两级表映射算法
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP333
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-15
• 第一章 绪论15-22
• 1.1 固态硬盘的背景介绍15-16
• 1.2 闪存特性和结构16-18
• 1.2.1 闪存分类16-17
• 1.2.2 闪存基本操作17-18
• 1.3 固态硬盘结构简介18-19
• 1.4 国内外研究现状19-20
• 1.5 论文结构安排20-22
• 第二章 固态硬盘缓存管理算法的研究22-34
• 2.1 算法性能指标22-23
• 2.1.1 缓存命中率22-23
• 2.1.2 擦写次数23
• 2.2 缓存置换算法的设计23-27
• 2.2.1 传统块级置换算法23-24
• 2.2.2 基于变长链表的缓存置换算法24-25
• 2.2.3 页组置换算法25-26
• 2.2.4 置换算法流程26-27
• 2.3 动态补页算法27-32
• 2.3.1 常见的几种补页算法28-29
• 2.3.2 动态双阈值补页算法29-32
• 2.4 缓存管理综合算法32-33
• 2.5 本章总结33-34
• 第三章 固态硬盘闪存转换技术的研究34-46
• 3.1 传统地址映射35-39
• 3.1.1 页级映射35-36
• 3.1.2 块级映射36-37
• 3.1.3 混合映射算法37-39
• 3.2 两级表映射算法39-45
• 3.2.1 固态硬盘多级并行39-40
• 3.2.2 地址映射方法40-42
• 3.2.3 垃圾回收和损耗均衡算法42-45
• 3.3 本章总结45-46
• 第四章 固态硬盘性能测试与仿真46-63
• 4.1 SSDsim框架结构46-49
• 4.2 SSDsim基本流程49-51
• 4.3 缓存管理算法的固态硬盘仿真51-59
• 4.3.1 变长链表缓存置换算法验证51-55
• 4.3.2 动态双阈值补页算法验证55-59
• 4.4 闪存转换层算法的固态硬盘仿真59-62
• 4.5 本章总结62-63
• 第五章 总结和展望63-64
• 5.1 全文总结63-64
• 参考文献64-67
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况67

【参考文献】

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10 文q，

本文编号：998640