基于rapidio的大容量固态存储系统设计与实现

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1、金各种乂Ａ葦ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡ专业学位硕±学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳＦＯＲＰＲＯＦＥＳＳＩＯＮＡＬＤＥＧＲＥＥ誦论丈题目基于民ａｐｉｄＩＯ的大容量閒态存储系统设计与实现专业学位类别工程硕ｄｒ学号２０１４５１０２０１３４作者姓名操飞‘指导教师贺知明教授￣￣￣＾ｍ＾独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地

2、方夕ｈ论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研巧成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。＾作者签名：日期：２Ｖ／年月／ｉ日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查腐和借阅。本人授权电子科技大学可レッ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可１＾采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文

3、在解密后应遵守此规定）作者签名；１心导师签名：带曰期；心年Ｘ月／扣分类号TP333密级公开UDC学位论文基于RapidIO的大容量固态存储系统设计与实现操飞指导教师贺知明教授电子科技大学成都包晗博士成都傅立叶电子科技有限公司成都申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称电子与通信工程提交论文日期2016.4论文答辩日期2016.5学位授予单位和日期电子科技大学2016年6月23日答辩委员会主席评阅人TheDesignandImplementationofMassSolidStateStorageSystemBasedonRapidIOAMasterThe

4、sisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineeringAuthor:CaoFeiSupervisor:Prof.HeZhimingSchool:SchoolofElecrtonicEngineering摘要摘要在军事运用领域，由于其对硬件环境要求的严苛性，机械存储设备无法满足需求，绝大部分场合都是使用固态存储技术来实现大容量存储。早期的军用实现方案为基于掉电备份的DRAM存储，但由于该技术需要独立的供电系统，系统功耗高、存储的容价比高等缺点，已逐渐被淘汰

5、，转而由基于闪存的固态存储技术来实现。存储在军事场合的应用，如雷达前端采集数据的存储、传感器前端采集数据的存储等，数据存储的需求大部分是：连续写入；写入、读取带宽需持续保证；系统需具备文件删除等管理功能。面对这些需求，若直接采用固态存储盘（SSD）来进行存储管理，可能会存在多次写入、删除文件操作后，数据存储速度变慢，写入带宽短时间内不满足最低存储要求的情况。为了避免这些问题，目前广泛使用的方法是采用NANDFlash颗粒组成专用存储系统。早期国内各大院校以及科研机构都开发出过基于NANDFlash颗粒的大容量存储设备，但大部分的设计方案还是停留在简单的顺序存储、读取设计上，

6、也就是不支持文件的管理，对多用户接入、多数据源存储、读写同时操作的应用场合是不能够很好的支持。针对日益变化的存储需求，本文设计了一种基于RapidIO接口的固态存储系统。该存储系统采用同步MLCNANDFlash作为存储介质，使用16通道8级流水写入技术，使后端连续存储速度可达4GB/s以上，且随机1MB块数据读取速度可达2.4GB/s以上。ECC处理方面则采用BCH编解码算法，每个通道使用一个带宽达200MB/s的处理核，从而使整个系统的ECC处理带宽大于2.4GB/s。前端3通道串行RapidIO接口通过自定义命令通信协议以及数据通信协议，支持多达32个用户同时操作存储

7、系统，以及数据存入的每个物理通道以及逻辑通道独立形成数据文件。缓存方面系统采用高达2GB的DDR3L颗粒组作为数据读写缓存，并且基于LRU技术处理，使数据浏览的响应速度达到最快。最后本文设计了一种容许大碎片的高速存储FTL算法，使本系统在军事应用场合中能够很好的满足文件管理后，存储速度不受影响的要求。关键词：串行RapidIO，MLCNANDFlash，多用户接入，FTL，BCHIABSTRACTABSTRACTInthefieldofmilitaryuse,becauseofitsstringenthardwar