【摘 要】
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随着3D堆叠和多比特单元等闪存技术的快速发展,基于闪存的固态盘容量不断提升,成本不断下降,因此得到广泛应用。固态盘通过闪存转换层（Flash Translation Layer,FTL）完成地址映射,其功能是维护映射表实现逻辑地址到物理地址的转换。然而随着固态盘容量增长,映射表不断增大,盘内DRAM容量无法同步增长,导致不能缓存全部映射表以加速地址转换。传统FTL算法将全部映射表存储在闪存上而只缓
【基金项目】
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国家自然科学基金“语义感知的闪存管理关键技术研究”（课题编号:No.61902137）; 广东省重大研发计划“智能数据存储处理芯片关键技术与应用研究”（课题编号:No.2019B010107001）
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随着3D堆叠和多比特单元等闪存技术的快速发展,基于闪存的固态盘容量不断提升,成本不断下降,因此得到广泛应用。固态盘通过闪存转换层（Flash Translation Layer,FTL）完成地址映射,其功能是维护映射表实现逻辑地址到物理地址的转换。然而随着固态盘容量增长,映射表不断增大,盘内DRAM容量无法同步增长,导致不能缓存全部映射表以加速地址转换。传统FTL算法将全部映射表存储在闪存上而只缓存部分映射表,若未命中则带来额外的闪存访问开销,其映射缓存命中率依赖于负载局部性,在随机负载中因命中率较低导致性能下降。针对传统FTL算法在大容量固态盘中随机读性能较差的问题,提出一种内存高效并且映射灵活的FTL算法,称为Taichi-FTL。Taichi-FTL将连续逻辑页组成页组,并以页组粒度进行映射,映射表较小,可以被全部缓存在DRAM中,实现快速地址转换。同时,以页粒度管理页组中随机写入的逻辑页,保证足够的映射灵活性。两种粒度映射根据写入大小可自由切换且不设比例限制,完全消除映射合并带来的数据迁移开销。此外,Taichi-FTL实现一种大容量固态盘的映射恢复优化策略,确保映射表的快速恢复。在FEMU固态盘仿真器上对Taichi-FTL进行实现和性能评估。实验结果表明,与DFTL相比,Taichi-FTL能够提升22.9%的平均总吞吐量,在保证写性能的同时,读请求延迟降低21.1%,读带宽提升18.9%。
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