摘要: 如今，基于NAND Flash的固态硬盘(SSD)以低延迟、低功耗、高并发等特点使其在商品和商业领域中得到广泛的应用。因2x nm工艺技术的发展，NAND Flash的存储容量正在迅速的增涨，然而其最大可擦除次数却在逐渐减少。由于闪存独特物理特性的限制，闪存中... 展开 如今，基于NAND Flash的固态硬盘(SSD)以低延迟、低功耗、高并发等特点使其在商品和商业领域中得到广泛的应用。因2x nm工艺技术的发展，NAND Flash的存储容量正在迅速的增涨，然而其最大可擦除次数却在逐渐减少。由于闪存独特物理特性的限制，闪存中每个物理块的擦除次数都有一定的上限。一旦某个物理块的擦除次数达到上限该物理块就会成为坏块，当坏块累积到一定的数目时存储在整个闪存中的数据将会变的不可靠。 在固态硬盘中因冷热数据分布不均衡使得闪存中所有物理块的擦除次数存在着比较大的差异。为了让固态硬盘拥有更长的生命周期，避免一些物理块被频繁的擦除而迅速成为坏块而另外一些物理块则极少被擦除这样不均衡的操作，因此在固态硬盘的控制器中引入损耗均衡算法将磨损均衡到整个存储空间中是非常有必要的。针对固态硬盘使用寿命的问题，在本论文中进行了如下相关的研究工作: (1)分析了固态硬盘控制器中损耗均衡算法存在的意义，同时介绍了不同损耗均衡算法之间的性能差异。 (2)根据闪存的组成结构及其更新和擦除的特点建立相应的数学模型，通过数学分析来确定闪存可擦除次数的边界值。 (3)提出了一种基于混合损耗均衡的改进算法。对组内损耗均衡算法的改进是通过在组内建立一个EET表完成对组内冷热数据较为精确的识别从而实现冷热数据的交换来完成组内损耗均衡操作。对组间损耗均衡算法的改进是通过设置冷热数据判断指标HCI及触发阀值TH完成对组间冷热性识别并通过相关的操作完成组间损耗均衡。通过组间和组内的共同配合来达到完善的均衡效果。 最后通过FlashSim模拟仿真软件对本文提出的基于混合损耗均衡的改进算法进行性能分析。根据物理块擦除次数的标准差、额外擦除次数、最大擦除次数、擦除次数平均值等几个不同性能指标来验证本文提出的算法对延长固态硬盘使用寿命的优势。 收起