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混合NAND型闪存实验平台的研究

作　者: 赵辉
导　师: 岳丽华
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 闪存实验平台闪存数据库闪存转换层缓冲区管理
分类号: TP333
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 43次
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内容摘要

闪存是二十世纪八十年代东芝公司发明的一款新型存储器,它具有低功耗、高抗震、高速、非易失、体积小等优良特性,这些优良特性使得其被广泛应用于便携式设备以及嵌入式设备中。随着近年来闪存芯片容量的快速增长和价格的不断下降,闪存对传统磁盘形成了强有力的挑战,已经成为目前最为重要的新型二级存储设备,并且开始广泛应用于个人计算机以及企业级服务器环境中。随着闪存的广泛应用,针对闪存的数据管理技术成为当前国内外的研究热点之一。研究者们大都从DBMS层面及SSD内部结构和算法两方面入手,以提高闪存的存储和访问特性以及使用寿命。与此同时,一个新的问题逐渐引起了研究者的重视,即如何评估闪存数据管理算法的性能。目前提出的解决方法基本有两种:一是用内存仿真闪存,二是基于商用的SSD。前者具有成本低,灵活性好等特点,但大多数内存仿真程序只是针对作者自己提出的某个算法,无法供其他研究者使用,通用性较差,导致不同算法之间的性能对比很难进行。后者具有成本高,使用方便等特点,可以较准确的获得算法的运行性能。但商用SSD的设计结构以及FTL算法对用户完全透明,研究者难以进行SSD内部缓冲区算法、FTL算法、磨损均衡以及其他相关算法的实验。因此,构建一个统一的闪存实验平台对促进闪存存储器的研究具有重要意义。针对当前闪存相关算法的性能试验所面临的问题,本论文提出了一个软硬件集成的、开放的、可配置的混合NAND型闪存数据管理实验平台。本论文的工作主要有以下两点:(1)设计并实现了一种软硬集成的、高效灵活的闪存数据管理平台。集成了闪存存储板硬件和FTL、闪存驱动层等软件实现。该平台不仅支持DBMS层面的各种算法验证,也支持SSD内部的各类算法验证,保证了大多数闪存验证实验的要求。(2)提出了一种高效的SSD内部的写缓冲区置换算法BPCLC,并利用该闪存数据管理实验平台进行算法验证。实验表明,BPCLC算法优于同类型的其他算法,同时表明该平台能够适用于各种闪存算法的研究实验。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第1章绪论  9-18
  1.1 引言  9-11
  1.2 闪存数据管理研究现状  11-13
  1.3 闪存实验平台研究现状  13-14
  1.4 本文的主要工作  14
  1.5 论文的组织结构  14-18
第2章闪存及闪存存储管理  18-27
  2.1 引言  18
  2.2 闪存  18-21
  2.3 闪存存储管理  21-24
    2.3.1 闪存转换层  21-23
    2.3.2 闪存数据库  23-24
  2.4 小结  24-27
第3章 HNFEP 闪存实验平台  27-44
  3.1 引言  27-28
  3.2 相关背景  28-29
  3.3 HNFEP 闪存实验平台详细设计  29-43
    3.3.1 HNFEP 软件设计  32-38
    3.3.2 HNFEP 硬件设计  38-41
    3.3.3 HNFEP 实验平台的使用  41-43
  3.5 小结  43-44
第4章 BPCLC 及 HNFEP 应用研究  44-60
  4.1 引言  44-45
  4.2 相关工作  45-50
    4.2.1 SSD 内部写缓冲区管理算法  45-49
    4.2.2 FTL 中三种不同的Merge 操作  49-50
  4.3 BPCLC 算法  50-53
    4.3.1 部分页填充  50-51
    4.3.2 页填充密度  51-52
    4.3.3 BPCLC 的数据结构  52-53
  4.4 BPCLC 算法验证  53-57
    4.4.1 实验环境  53-54
    4.4.2 实验结果及分析  54-57
  4.5 小结  57-60
第5章总结与展望  60-62
  5.1 本文工作总结  60-61
  5.2 未来工作展望  61-62
参考文献  62-66
致谢  66-67
攻读学位期间发表的学术论文与取得的其他研究成果  67-68
攻读学位期间参加的科研项目  68

混合NAND型闪存实验平台的研究

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