面向嵌入式系統(tǒng)的TLC-SLC雙模閃存轉(zhuǎn)換層算法研究.pdf

1、近年來(lái)，由于NAND閃存具有非易失性、低待機(jī)功耗、高密度和抗沖擊性等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中。巨大的商業(yè)前景又促進(jìn)了NAND閃存技術(shù)的快速發(fā)展，新型TLC（Triple Level Cell）NAND閃存的存儲(chǔ)密度是傳統(tǒng)SLC（Single Level Cell）NAND閃存的3倍，是MLC（Multi Level Cell）NAND閃存的1.5倍，且成本更為低廉,逐漸成為主流的NAND閃存存儲(chǔ)介質(zhì)。然而，與傳統(tǒng)閃存相比，TLC

2、 NAND閃存也有明顯的不足，比如：讀取/寫入延遲高和耐久性低。這些都將成為基于TLC NAND閃存的嵌入式系統(tǒng)的性能瓶頸。因此三星等閃存生產(chǎn)商提供了一種可以在SLC存儲(chǔ)模式和TLC存儲(chǔ)模式之間自由轉(zhuǎn)換的TLC/SLC雙模閃存。
　　為此，本文在基于TLC/SLC雙模閃存的嵌入式系統(tǒng)中，重新設(shè)計(jì)了文件系統(tǒng)的閃存轉(zhuǎn)換層（Flash Translation Layer，以下簡(jiǎn)稱FTL），名為Balloon-FTL，它主要包含兩個(gè)部分：

3、
　　1）針對(duì)TLC NAND閃存性能的問(wèn)題，采用可以動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)模式的TLC/SLC雙模閃存作為嵌入式設(shè)備的外存，根據(jù)嵌入式終端用戶使用特點(diǎn)，提出存儲(chǔ)負(fù)載感知算法；
　　2）根據(jù)嵌入式設(shè)備I/O數(shù)據(jù)訪問(wèn)特性，提出一種混合映射算法。并通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明以上兩個(gè)算法的有效性。本文具體工作如下：
　　第一，基于TLC NAND閃存的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用十分廣泛，如果不能根據(jù)使用情況動(dòng)態(tài)合理劃分TLC/SLC雙模閃存空間。不僅會(huì)增加數(shù)據(jù)

4、的讀/寫延遲，同時(shí)也會(huì)加重對(duì)非易失性存儲(chǔ)器的磨損。為此，根據(jù)終端用戶使用特點(diǎn)，本文提出一個(gè)存儲(chǔ)負(fù)載感知算法，通過(guò)智能識(shí)別系統(tǒng)I/O數(shù)據(jù)特點(diǎn)，動(dòng)態(tài)劃分TLC/SLC雙模閃存空間，從而達(dá)到降低系統(tǒng)讀/寫數(shù)據(jù)延遲，增加非易失性存儲(chǔ)器耐久的目的。
　　第二，TLC NAND閃存較高的讀/寫延遲和較低的耐久為傳統(tǒng)FTL的性能帶來(lái)挑戰(zhàn)。為此，根據(jù)文件系統(tǒng)I/O特性和時(shí)間局域性原理，本文提出一種高精度的數(shù)據(jù)混合映射策略，以提高系統(tǒng)使用耐久、降低