閃存的存儲(chǔ)管理及索引方法研究.pdf

1、閃存是一種非易失的存儲(chǔ)設(shè)備，內(nèi)部沒有機(jī)械讀寫裝置，因此具有抗震性強(qiáng)、功耗低、噪音小、體積小、隨機(jī)讀取速度快等優(yōu)點(diǎn)。近年來，隨著電子技術(shù)的飛躍發(fā)展，閃存的容量得到了極大的提升，閃存已成為存儲(chǔ)系統(tǒng)中的首選存儲(chǔ)介質(zhì)，被廣泛應(yīng)用到各種嵌入式系統(tǒng)、移動(dòng)設(shè)備以及企業(yè)級(jí)的計(jì)算環(huán)境中。閃存具有很多與磁盤不同的特性，如：閃存以頁(yè)為最小的讀寫（或編程）單位、以塊為最小的擦除單位、不對(duì)稱的讀寫操作（寫操作的時(shí)間遠(yuǎn)大于讀操作）、重寫前需要擦除（閃存在重寫同一存

2、儲(chǔ)位置的數(shù)據(jù)之前需要執(zhí)行擦除操作）、每個(gè)閃存塊具有有限的擦除次數(shù)等。這些特性使得傳統(tǒng)的基于磁盤設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)管理方法直接應(yīng)用到閃存系統(tǒng)時(shí)的性能很差，不能充分發(fā)揮閃存本身的優(yōu)良特性。因此，從閃存自身的特性出發(fā)，研究閃存存儲(chǔ)系統(tǒng)的存儲(chǔ)管理及索引技術(shù)等問題具有重要理論意義和實(shí)際應(yīng)用前景。論文主要圍繞閃存存儲(chǔ)系統(tǒng)中的存儲(chǔ)管理、I/O請(qǐng)求調(diào)度和索引管理等問題進(jìn)行研究。
　　閃存的存儲(chǔ)管理是其他應(yīng)用程序的基礎(chǔ)，對(duì)閃存系統(tǒng)的整體性能具有決定性的作用

3、。首先，針對(duì)MLC閃存所出現(xiàn)的編程限制以及可靠性問題，綜合考慮NOR閃存和NAND閃存的差別，提出一種自適應(yīng)的管理粒度可變的閃存存儲(chǔ)管理方法，在提高讀寫（I/O）性能的同時(shí)較好地兼顧了MLC閃存可靠性差的問題。整個(gè)物理空間被組織成一個(gè)二叉搜索樹的形式，并將一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在NOR閃存中，充分利用NOR閃存支持以字或字節(jié)存取以及NAND閃存容量大的特點(diǎn)來提高整個(gè)閃存存儲(chǔ)系統(tǒng)的存取性能。同時(shí)，針對(duì)現(xiàn)有閃存存儲(chǔ)系統(tǒng)中I/O請(qǐng)求調(diào)度方式?jīng)]有充分

4、考慮閃存本身特性的問題，提出了一種基于閃存存儲(chǔ)系統(tǒng)的I/O請(qǐng)求調(diào)度策略，提高了閃存存儲(chǔ)系統(tǒng)的I/O性能。并且將寫請(qǐng)求動(dòng)態(tài)地分配到適合的閃存chip（或bank）中，確保各個(gè)chip具有均衡的擦除次數(shù)及容量利用率（capacity utilization）。其次，索引是提高數(shù)據(jù)存取性能的關(guān)鍵技術(shù)之一，針對(duì)現(xiàn)有的基于閃存的B+樹實(shí)現(xiàn)只適用于寫操作頻繁的運(yùn)行環(huán)境，提出一種易于實(shí)現(xiàn)且能適應(yīng)不同運(yùn)行環(huán)境的索引結(jié)構(gòu)。它根據(jù)不同的閃存設(shè)備和工作負(fù)載對(duì)