Flash存储系统数据管理算法的研究

论文摘要

基于半导体的以Flash为存储介质的存储器是一种高性能、低能耗的新兴存储设备,它的问世将逐渐取代以磁记录方式存储数据的硬盘。但由于Flash存储芯片本身容量的限制和芯片中存在有坏块、存储块擦除不均衡和垃圾回收效率不高等问题,所以如何设计高效的数据管理算法对Flash存储系统中的数据存储进行有效的管理成为了研究的主要问题。首先,建立一个Flash存储系统框架模型,在硬件结构中采用多通道技术,有效提升系统中数据的存取速度。在软件架构上通过对Flash存储管理技术的研究,对整个系统采用模块化划分,在模块中实现对Flash存储设备有效的数据管理。其次,在Flash存储设备和文件系统间加入功能层---Flash转换层,在功能层中设计Flash设备的数据管理算法,采用日志块链表结构使上层与Flash物理存储介质进行地址映射,建立坏块列表对整个系统进行坏块统一管理,提出的区域化均衡算法有效的将擦除次数均匀的分布到整个Flash设备中,区域化回收算法较好的将无效的存储块集中回收并统一做擦除操作。最后,采用仿真对设计的管理算法进行测试,测试显示此管理算法可有效解决Flash存储系统中的擦除块均衡等数据存储问题。通过与其它算法的比较可知,提出的区域化管理算法极大的延长了Flash的平均使用寿命和提高了擦除块的清除效率,能较好的应用于大容量Flash存储器。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究目的、背景和意义
• 1.2 数据管理算法研究现状
• 1.3 Flash 存储的优势和劣势
• 1.4 本文主要研究内容
• 2 Flash 存储特点及存储的关键技术
• 2.1 Flash 存储器及其特点
• 2.2 数据管理技术
• 2.3 管理实现方法比较
• 2.4 常用管理算法
• 2.5 小结
• 3 Flash 存储系统总体设计
• 3.1 Flash 存储系统技术要求
• 3.2 Flash 存储系统硬件结构
• 3.3 Flash 存储系统软件框架
• 3.4 小结
• 4 Flash 存储系统管理算法设计
• 4.1 日志块链表地址映射
• 4.2 查询式坏块管理
• 4.3 区域化均衡
• 4.4 区域化回收
• 4.5 区域内队列
• 4.6 小结
• 5 仿真与测试
• 5.1 仿真的测试环境
• 5.2 标准模型测试
• 5.3 算法比较测试
• 5.4 小结
• 6 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献