WAPFTL：支持预测机制的负载自适应闪存转换层算法-论文.pdf

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1、CN43—1258／TP计算机工程与科学第36卷第7期2014年7月ISSN1007—130XComputerEngineering&ScienceVol_36，No．7．Ju1．2014文章编号：1007—130X(2014)07—1238—06WAPFTL：支持预测机制的负载自适应闪存转换层算法谢徐超，宋振龙，李琼，魏登萍，方健，肖立权(国防科学技术大学计算机学院，湖南长沙410073)摘要：基于NANDFlash的固态盘凭借其低延迟、低功耗、高可靠性等优点，已经开始应用于企业级服务器和高性能计算领域。针对固态盘相对较差的写性能及使用寿命

2、有限等不足，提出了一种闪存转换层中基于页映射机制的自适应地址映射算法WAPFTL。该算法能够在地址转换过程中预测负载读写特性并自适应地调整地址映射信息缓存的策略。实验结果表明，WAPFTL能够高效协同利用负载的时间局部性和空间局部性，提高地址映射命中率，减少因地址映射而引起的额外写操作次数；同时，有效减少了垃圾回收次数，提高了SSD整体性能。关键词：NANDFlash；固态盘；地址映射；闪存转换层中图分类号：TP333文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1007—130X．2014．07．005WAPFTL：Aworkload

3、adaptivepage—levelflashtranslationlayerwithpredictionXIEXu—chao，SONGZhen—long，LIQiong，WEIDeng—ping，FANGJian，XIAOLi～quan(CollegeofComputer，NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha410073，China)Abstract：NANDFlashbasedSolidStateDrive(SSD)hasbeenutilizedinenterpriseservers

4、andhighperformancecomputingenvironmentsduetoitsvariousadvantages，suchasfastaccessspeed，lowpowerconsumption，highreliability，etc．SinceSSDsuffersfrompoorperformanceofrandomwritesandlimitedlifespan，aworkloadadaptivepage—leveladdressmappingalgorithm，namedWAPFTI，isproposed，whichc

5、anpredictthecharacteristicsofincomingrequestsanddynamicallyadaptthecachestrategyofaddressmappinginformation．ExperimentalresultsshowthatWAPFTLcanimprovethecachehitratioandreducethenumberofexpensiveextraread／writeoperationsbyjointlyexploitingthetemporalandspatiallocalitiesofw

6、orkloadsefficiently．Besides，WAPFTLcanalsoreducethenumberoferaseoperations，thusimprovingtheoverallperformanceofSSD．Keywords：NANDflash；SSD；addressmapping；flashtranslationlayer如位居2013年6月TOP500榜首的“天河二号”引言计算机系统就采用了PCIe接口的SSD作为数据加速层，大幅提高了全系统的IO性能。而NAND基于NANDFlash的固态盘SSD(SolidStat

7、eFlash的写前擦除、擦除次数有限等固有特性使得Drive)具有低延迟、低功耗、高可靠性等优点，可以基于NANDFlash的写性能相对其读性能要差，有效地提升存储系统的性能，在企业级和消费级存整体性能还有待提高。储领域得到广泛应用。在高性能计算领域，固态盘作为固态盘控制器的核心，闪存转换层FTL已成为用来提高系统IO性能的主要手段之一，例(FlashTranslationLayer)可以将底层NAND*收稿日期：2013—08—13；修回日期：2013—11-21基金项目：国家863计划资助项目(2012AA01A301)；国家自然科学基金

8、资助项目(61202118)通信地址：410073湖南省长沙市国防科学技术大学计算机学院博士生队Address：CollegeofComputer，National