非挥发性存储器磨损均衡文件系统的设计与研究

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1、Ｉ（孝為；乂李（＾Ｓｏｕ化ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ工程硕±学位论文非挥发性存储器磨损均衡文件系统的设计与硏究作者姓名ｇＪＳ工程领域软件工程校内指导教师吴一民副教授？———；！校外指导教师张宇高级工程师’所在学院软件学院论文提交日期２０１６年３月＂■／TheDesignandResearchofaWear-LevelingFilesystemforNon-volatilememoryADissertati

2、onSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：AnDongSupervisor：Prof.WuYiMinDr.-Ing.ZhangYuSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TP3学校代号：10561学号:201321033641华南理工大学硕士学位论文非挥发性存储器磨损均衡文件系统的设计与研究作者姓名：安栋申请学位级别：工程硕士工程领域名称：软件工程校内指导教师姓名、职称：吴一民、副教授校外指导教师姓名、职称：张宇、高

3、级工程师论文形式：产品研发工程设计√应用研究工程/项目管理调研报告研究方向：软件工程技术论文提交日期：2016年3月24日论文答辩日期：2016年3月25日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：韩国强委员：张平健、陈仲驹、罗荣华、陈虎华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进巧研究所＇取得的研究成果。除了文中特别加Ｗ标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡。献的个人和集体，

4、均己在文中明确方式标明本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期；ＺＷ（年３月叫日学位论文版权使用授权书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，艮Ｐ：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位）学校可Ｗ公布学位论文的全论文被查阅（除在保密期内的保密论文外；、部或部分内容，可Ｗ允许采用影印缩印或其它复制手段保存、汇编学位一论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相致。

5、本学位论文属于：□保密。，在年解密后适用本授权书曰木保密，同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊（光盘版）电子杂志狂全文出版和编入ＣＮＫＩ《中国知识资源总库》，传播学、位论文的全部或部分内容。＂＂（请在Ｗ上相应方框内打Ｖ）文１：作者签名：对成ｑ期指导教师签名：３期：Ｚ。／／．巧摘要近年来存储器与处理器之间的性能差距越来越大，“存储墙”问题凸显，但是传统的DRAM组件基本已经达到集成极限，如何设计有效的存储架构解决存储墙

6、问题已经成为我们必须面对的挑战。以非挥发性存储器(Non-volatilememory,NVRAM)为代表的新型存储器件因为低功耗、集成度高而备受关注。但是存储单元有限的擦写次数也是其重要的局限之一。在NVRAM存储系统中，主要挑战落在如何保护存储单元过度更新。为此，本文设计实现了一个磨损均衡文件系统来解决NVRAM的磨损均衡问题。本文在对Ext2文件系统进行分析和研究的基础上，设计与实现了一个基于FUSE框架的解决NVRAM磨损均衡问题的用户级文件系统。文件系统中更新频繁的存储单元主要是索引节点表区和空闲块区，所以

7、本文主要是针对这两块区域设计不同解决方案来解决磨损问题。本文分别针对这两部分设计了不同的算法。索引节点表区采用滑动窗口式的自适应磨损机制来防止NVRAM存储单元过早磨损，并且加入间接指针机制来交换数据，避免对文件系统目录项的修改。空闲块区管理采用类队列的模型，用空闲块存储空闲块号，每次释放的空闲块号入队到队尾，每次申请空闲块就出队队头的空闲块号，申请和释放都对空闲块队列操作，从而较自然的解决了空闲块部分的磨损问题。基于FUSE的非挥发性存储器磨损均衡文件系统作用在Linux平台上。系统实现了文件系统的基本操作。经过测

8、试，该文件系统完成了预定的设计，对解决磨损问题起到了较好的效果，且运行稳定。关键词：磨损均衡；FUSE；文件系统；非挥发性存储器IAbstractInrecentyears,theperformancegapbetweenmemoryandprocessorgrowswider,Memorywallproblemisfairlyprominen