【摘 要】
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数据爆发式增长是如今智能汽车发展的主旋律,随着自动驾驶、V2X的发展,存储、传输的数据规模愈发庞大,云、边、端协同存储也成为研究热门,终端存储设备的规模和性能需求急剧提高。车载本地存储性能是汽车智能化发展的基础,存储系统的性能直接影响车载应用程序的智能化与复杂度。车载存储资源主要面临以下两点挑战:其一是车载平台单应用大数据吞吐量时的峰值性能需求,传感器的高精度发展带来了更大数据量的存储需求,对存储
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数据爆发式增长是如今智能汽车发展的主旋律,随着自动驾驶、V2X的发展,存储、传输的数据规模愈发庞大,云、边、端协同存储也成为研究热门,终端存储设备的规模和性能需求急剧提高。车载本地存储性能是汽车智能化发展的基础,存储系统的性能直接影响车载应用程序的智能化与复杂度。车载存储资源主要面临以下两点挑战:其一是车载平台单应用大数据吞吐量时的峰值性能需求,传感器的高精度发展带来了更大数据量的存储需求,对存储器的峰值性能构成挑战;其二是车载平台多应用并发时的合理调度策略,智能汽车中存储系统对于任务的并发性要求越来越高,不同应用发出的读写请求往往具有不同的优先级。针对以上两点挑战,本文完成了以下工作:（1）本文提出将开放通道闪存固态盘存储技术运用在车载存储场景,针对车载存储数据量大、存储资源紧张的问题,可利用开放通道闪存固态盘来进行强实时性应用的I/O隔离。本文提出了适用于开放通道闪存固态盘的闪存转换层SFTL,其包括两个设计要点:其一是利用模拟SLC缓存加速写入请求,将数据优先写入缓存以提高峰值性能;其二是在垃圾回收的过程中,通过流量控制来确保缓存机制的可靠运行,保障缓存空间能够及时腾出,从而提高车载存储系统的数据吞吐量。通过Nvidia TX1对SFTL进行了容量、性能、温度测试。实验结果表明,相较目前开源的PBLK,SFTL通过容量置换性能,更大的SLC缓存可以实现更长时间的峰值性能。在顺序写入峰值性能上提升最明显,相较PBLK提升了48.38%。（2）本文提出应用感知调度器,提高了车载存储系统在高负载下强实时性应用的性能。设计了动态调整请求检测范围的优先级调度算法,根据预设的优先级对请求进行重新排列,从而实现强实时性应用I/O的优先调度。设计了强实时性应用的数据预取调度算法,通过判断存储系统运行情况以及I/O请求规律,从而对关键数据进行顺序预取与最近访问预取操作。通过Flashsim闪存模拟器验证了应用感知调度器在不同的工作负载下均有较好性能提升。其中,对于从ROS系统中抓取的负载数据,应用感知调度器对强实时性应用的读取响应时间降低了8.33%,写入响应时间降低了12.19%。
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