固态盘内读干扰感知的智能管理优化方法研究

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随着信息时代快速发展,数据量呈爆炸增长,大数据应用对数据存储的容量、性能和可靠性提出了更高要求。基于闪存的固态盘因具有高性能、低功耗等优点被广泛应用。但闪存采用多位堆叠及缩小制程等方法提高存储密度,致使读操作对闪存内数据的干扰加重,读干扰逐渐成为影响闪存可靠性的主要因素。因此,如何高效地进行读干扰管理以提升固态盘的性能和寿命,成为了研究热点。
  读干扰管理的方法是将受读干扰影响严重的数据进行迁移,以免数据损坏。传统的读干扰管理算法Refresh存在两方面的问题致使数据迁移开销大:首先,采用固定读阈值检测数据的读干扰程度,使原本可承受更多次读干扰的数据被迁移,数据迁移频率因此很高;其次,将读热度不同的数据统一存放,使数据之间的读干扰程度差异大,导致受读干扰影响小的数据被迁移。
  针对数据迁移频率高的问题,提出基于实时间隔检测的读干扰管理算法RDD。利用对读干扰敏感的数据类型作为指示器,采用实时间隔读取的检测机制精确判断数据受读干扰影响的程度,从而提高数据所承受的读干扰次数,降低迁移频率。实验结果表明,与Refresh算法相比,RDD算法可使系统I/O响应时间平均降低15.2%,系统总擦除次数平均减少22.8%。
  针对数据间读干扰程度差异大的问题,提出基于冷热数据分离的读干扰管理算法RHDL。通过读热度检测机制识别冷热数据,将冷热数据分离存放,由此缩短热读数据所经历的写入时间差,并减少热读数据对冷读数据的干扰,从而减小读干扰差异。实验结果表明,与Refresh算法相比,RHDL算法可使系统I/O响应时间平均降低18.75%,系统总擦除次数平均减少13.83%。
  为保证读干扰管理优化算法的实用化,提出融合RDD和RHDL优点的读干扰管理算法MinRRO。实验结果表明,与Refresh算法相比,MinRRO算法可使系统I/O响应时间平均降低27.75%,系统总擦除次数平均减少30%。
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