摘要: 固态硬盘是现今实现高速存储的重要存储器，其在安防监控，医疗设施，直播互娱，移动电子设备等领域中有广泛的应用。 固态硬盘的性能与寿命指标是其是否能够占据市场的关键性因素，而闪存转换层算法的优劣则是决定固态硬盘是否具有良好性能与寿命... 展开 固态硬盘是现今实现高速存储的重要存储器，其在安防监控，医疗设施，直播互娱，移动电子设备等领域中有广泛的应用。 固态硬盘的性能与寿命指标是其是否能够占据市场的关键性因素，而闪存转换层算法的优劣则是决定固态硬盘是否具有良好性能与寿命的关键性部件。随着Multi-Plane模式的超级块应用架构提出，闪存转换层在映射管理上达到了较高并行程度，然而闪存转换层算法任然存在两个设计上的局限。其一是磨损均衡算法需花费额外系统性能弥补垃圾回收造成的块与块之间擦除次数的差距，其二是当目标块存有大量有效数据时，磨损均衡算法与垃圾回收算法均需花费额外的系统性能去处理目标块。 本论文在综合现有磨损均衡算法的优劣性之后，创造性的提出了一种基于超级块的双区磨损均衡算法以及利用备用区块的改良策略，该算法以及策略的优势主要有： (1)相较现有的磨损均衡算法，该算法首创将冷热数据的分离操作嵌入到垃圾回收的过程之中，从而避免了磨损均衡算法所带来的额外性能与寿命开销。 (2)通过系统双区设置，确保垃圾回收时冷数据能转移进之前存储热数据的块中，从而达到减小擦除均方差的效果。 (3)通过设置垃圾回收目标块与数据转移块的动态擦除阈值，确保热数据回收进擦除次数较小的冷数据块中，从而进一步达到减小擦除均方差的效果。 (4)通过设置备用区块替换垃圾回收时有效数据过多块的方式，避免过多的有效数据回收，从而达到提升系统性能的效果。 本论文在仿真实验后得出，基于超级块的双区磨损均衡算法较现有性能较优的基于擦除上限的动态阈值磨损均衡算法在擦除均方差上最高提升了19.375，在写放大上最高降低了13%。备用区替换策略在双区磨损均衡算法的基础上，最高降低了16%的写入放大。在内存开销方面，备用区替换策略在大容量固态硬盘系统中的最高内存开销为1.46MB，在小容量固态硬盘系统中的最高内存开销为0.45KB，数值均在可接受的范围，该策略可适用于各个场景的固态硬盘系统。 收起