基于混合缓存机制的垃圾回收策略研究

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1、学校代号１０５３２号Ｓ１５１０Ｗ０６５２学分类号ＴＰ３９１密级ＨＵＮＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ工程硕士学位论文基于混合缓存机制的垃圾回收策略研究学位申请人姓名罗勇培养单位信息科学与工程学院导师姓名及职称谭怀亮副教授谢向东高工学科专业计算机技术研究方向存储技术论文提交日期２０１８年５月１５日学校代号：１０５３２学号：Ｓ１５１０Ｗ０６５２密级：湖南大学工程硕士学位论文基于混合缓存机制的垃圾回收策略研究学位申请人姓名：罗禹导师姓名及职称：谭怀亮副教授谢向东高工培养单位：信

2、息科学与工程学院－专业名称：计算机技术论女揋交日期：２０１８年５月１５日论女答辩日期：２０１８年５月２７日答辩委帛会主席：李智勇教授ＧａｒｂａｇｅＣｏｌｌｅｃｔｉｏｎＳｔｒａｔｅｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＢａｓｅｄｏｎＭｉｘｅｄＣａｃｈｅＭｅｃｈａｎｉｓｍｂｙＬＵＯＹｏｎｇＢ．Ｅ．ＸｉａｎｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔ２０１５（ｇｙ）ＡｔｈｅｓｉｓｓｕｂｍｉｔｔｅｄｉｎａｒｔｉａｌｓａｔｉｓｆａｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐＲｅｕｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｔｅｒｅｅｏｆｑｉｈｄｅｇＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇ

3、ｉｎｅｅｒｉｎｇｉｎＣｏｍｐｕｔｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈｅｉｎｔＧｒａｄｕａｔｅＳｃｈｏｏｌｏｆＨｕｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒＡｓｓｏｃｉａｔｅＰｒｏｆｅｓｓｏｒＴＡＮＨｕａｉｌｉａｎｇＭａｙ，２０１８湖南大学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行研宄所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，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。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体。本人完全意识到本声明的，均已在文中以明确方式标明法律后果由本人承

4、担。作者签名：曰期：办／足年上月日ｆＩ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，同意学校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。本人授权湖南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。本学位论文属于１、保密□，在年解密后适用本授权书。２、不保密０。“”（请在以上相应方框内打Ｖ）作者签名：爹曰期年ｒ月曰重４导师签名：．日期日Ｉ基于混合缓存机制的垃圾回收策略研宄摘要基于ＮＡＮＤ

5、Ｆｌａｓｈ的固态硬盘凭借着自身良好的读写性能、高可靠性等诸多优点，逐渐成为二级存储系统的主流存储媒介。由于ＮＡＮＤＦｌａｓｈ的写前擦除特，性，在进行数据更新时，不能原地覆盖为了提高写入性能，通常采取异地更新的方式，但是该方式会衍生出更多无效的旧版本数据，为了腾出更多的空闲空间，通常情况下，垃圾回收是被ＮＡＮＤＦＬＡＳＨ采取用来重拾因异地更新所产生的无，。垃效数据块的有效机制然而，高开销的垃圾回收又带来了新的问题圾回收是一种既耗时又损耗闪存寿命的操作，本文从垃圾回收所导致的响应延迟、资源利用率低下一、高额的数据迁移开销等问题进行了分析，提出了种基于混合缓存的

6、Ｃ－－垃圾回收策略（ＭｉｘｅｄＣａｃｈｅＢａｓｅｄＧａｒｂａｇｅｏｌｌｅｃｔｉｏｎ，ＭＣＧＣ），ＭＣＧＣ大致工作可分为如下几个部分：一通道的其它芯片无法进行数据首先，，针对芯片执行垃圾回收时挂载在同，传输，从而导致芯片利用率低下，系统响应延迟等问题。本文基于缓存的思想提出了写页数据回写延迟策略，选择性的缓存部分阻塞请求数据页，并行地执行数据写入和垃圾回收。其次，，鉴于垃圾回收过程中数据迁移给闪存带来的系统响应延迟和写放大一，等问题，本文设计了种基于混合缓存的数据迁移方案，对于预回收块构造了一种新的回收代价函数，并利用缓存对数据页迁移进行了去冗余设计

7、，有效减少了垃圾回收的数据迁移开销。一，最后对于暂存在混合缓存中的数据，设计了种基于页热度的混合缓存管Ｉ／Ｏ理方案，其中较冷的页面数据会优先被回写到闪存，针对缓存数据页回写的分配方式，本文综合考虑了通道繁忙程度和写入次数来进行Ｉ／Ｏ分配，从而减少了整个系统响应延迟和对闪存寿命的损耗。同时，为了充分利用ＰＣＭ和ＤＲＡＭ的优点一ＲＡＭ，我们设计种基于垃圾回收的页面调度方案，以保证对Ｄ更多的