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1、分类号_________学号M201172393学校代码10487密级______________硕士学位论文固态硬盘内部数据容错技术的研究学位申请人：朱志明学科专业：计算机系统结构指导教师：刘景宁教授答辩日期：2014年1月21日万方数据AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsFortheDegreeofMasterofEngineeringResearchofDataFaultToleranceinSSDCandidate:ZhuZhimingMajor:ComputerArc
2、hitectureSupervisor:Prof.LiuJingningHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaJan,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。近我所知，除文中已标明引用的内容外，本论文不包含任何其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版
3、权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在______年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□√（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要相对于传统的磁质机械硬盘，基于闪存的固态硬盘具有更高的读写速度、更低的能耗、更好的抗
4、震性和更低的噪音。因此，固态硬盘正越来越多地被运用在计算机系统中。但是，因为固态硬盘内闪存芯片的组织方式以及闪存存储介质的擦除次数限制,其内部部分闪存介质失效会引起全局数据丢失,造成严重损失。因此迫切需要一种方法来应对这种不同规模闪存失效，以提高固态硬盘的可靠性。针对固态硬盘的数据容错问题,在固态硬盘内部结构上借鉴冗余磁盘阵列思想，从逻辑地址上组织条带并进行条带内的页间校验,通过修改地址映射算法将同一条带内的页分配到不同的物理区域中，当某个闪存介质发生失效时，可根据其余的数据通过计算恢复出丢失的数据，从而提高固态硬盘的可靠性。由此,重新设计了固态
5、硬盘的闪存转换层。改进地址映射算法，在提供数据容错功能的同时，能够静态地均衡磨损并提高垃圾回收的效率；改进缓存管理算法，以条带为单位进行缓冲区替换，从而减少了校验的更新次数,在减小计算量的同时还减少了对闪存的读写次数，既缩短了I/O响应时间也延长固态硬盘的使用寿命；增加数据恢复模块，根据失效规模的大小采取不同的恢复方法，既能快速响应外部请求又能充分利用请求间隙间的空闲时间重建数据；提出重建数据布局方法，在通道或芯片级的故障发生后，能以较小的代价将恢复的数据页重新写入到闪存中，且利用重定向方法，在不修改本条带校验页的情况下继续保持该条带内数据的保护
6、功能。模拟器SSDsim实验结果表明，所设计的固态硬盘数据容错方法可以在较小的性能损失下，显著提高固态硬盘的可靠性。关键字：固态硬盘，数据容错，数据恢复,可靠性I万方数据华中科技大学硕士学位论文AbstractComparedtotraditionalharddrives,flash-basedsolidstatedriveshavehigherI/Othroughput,lowerpowerconsumption,bettershockresistanceandnonoise.ThereforeSSDisgettinghighlyusedinc
7、omputerhardwares.However,becauseoftheorganizationofflashmemoriesinSSDsaswellastheshortnessofflashchipslifetime,theinternalpartoftheflashmediafailurecancauselossofglobaldata,bringingseriousdamages.Thispaperpresentsamethodofdataprotectionbyrecreatingparitymechanismbetweenpagesi
8、nSSD.Themethodcanrecoverlostdatabycalculationwhentheflashmediafailur
