学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

闪存存储设备仿真平台与应用研究

作　者: 苏轩
导　师: 金培权
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 闪存仿真平台存储管理缓冲区管理闪存转换层算法
分类号: TP333
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 100次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

硬盘是迄今为止应用最为广泛的数据存储设备,其具有高速读写、大容量数据存储等特点,能够满足各种数据存储需求。但是,由于近年来电子技术的快速发展,硬盘逐渐不能适应一些新的数据存储要求,例如:航空航天领域中,往往需要存储介质具有非常好的抗震能力,并且能够在较高或较低的温度下正常工作;手持嵌入式设备中,需要存储介质具有较小的体积。但是,由于硬盘的机械结构特性,硬盘无法满足这些要求,同时,硬盘的机械局限性也影响了其I/O速度的提高,硬盘与CPU、高速数据总线之间的速度不匹配问题随之日益严重。在这种现状下,闪存作为一种新型的数据存储介质适时而生。闪存出现于20世纪80年代末,它具有高速、非易失、低功耗、高抗震、体积小等特点,这些优良特性使得它能够成为突破磁盘局限性的首选存储介质之一。随着近年来闪存芯片价格的不断下降和容量的快速增长,闪存已经成为目前最为重要的新型二级存储设备,并且已经开始应用于企业级计算环境(Sina 2008)。由于闪存的重要性日益显现,各国的研究者们都开始把目光投向闪存存储管理的研究上。由于闪存与传统硬盘在物理结构、存储方式等方面存在着显著的差异,因此以往基于硬盘而设计的存储管理技术无法直接应用于闪存设备上,因此,针对闪存设备的特性,研究高效的闪存存储管理算法成为当前研究者们的研究热点。而在闪存存储管理算法的研究过程中,研究者们需要进行大量的验证实验以确保提出的算法的有效性和正确性。然而,从目前的研究现状可以发现,研究者们大都使用自行开发的验证环境进行验证实验,虽然这样能够方便地得到所需的实验结果,但是由于其使用的验证环境不统一,因此不同验证实验之间的数据难以进行横向比较,同时,这些验证环境不具有通用性,在进行不同算法的验证实验时,往往需要重新开发新的验证环境,无形中加大了研究者们的工作量,因此,一个通用灵活的闪存存储设备仿真平台在研究工作中是极为重要的。本论文对现有的几种闪存验证环境进行了分析与研究,提出了一个有效的闪存存储设备仿真平台,为各种闪存存储管理算法提供验证环境。基于闪存的研究可以分为两大类别:一类是闪存设备外部算法:例如说,闪存DBMS系统、闪存文件系统等。另一类是闪存设备内部算法:例如,闪存转换层算法、负载均衡算法、垃圾回收算法等。第一类算法可以使用软件仿真平台或SSD器件进行试验,而第二类算法只能够用软件仿真平台进行验证。因此,一个优秀的闪存设备仿真平台应当能够对这两种类型的闪存算法进行验证实验。同时,为了能够方便地进行验证实验,平台还应当易于配置,使用者不需要太多的工作就能够方便地配置平台的参数,使之适用于接下来的闪存实验。因此,由上述可知,一个优秀的闪存设备仿真平台应当具有如下特点:灵活易用,方便配置,能够适应各类闪存实验研究。本论文的主要贡献包括以下几个方面:(1)提出了一种新型的、高效灵活的闪存存储设备仿真平台,并对其架构和设计进行了详细的介绍。该仿真平台利用面向对象以及模块化的方法进行设计,最大限度地保证了该平台能够适应大多数闪存验证实验的要求。(2)利用提出的闪存设备仿真平台进行两种类型的闪存相关算法验证实验。一种是基于闪存的缓冲区管理算法,另一种是闪存转换层算法。这两种算法的验证实验表明,论文中提出的闪存设备仿真平台确实能够适用于各种闪存算法的研究实验。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-19
  1.1 引言  10-12
  1.2 闪存存储管理研究  12-15
    1.2.1 快速启动  12-14
    1.2.2 混合存储  14-15
  1.3 闪存研究验证环境  15-16
  1.4 本文的工作  16-17
  1.5 本文的组织  17-19
第2章相关背景及工作  19-31
  2.1 引言  19
  2.2 闪存存储设备  19-25
    2.2.1 NAND 型和NOR 型闪存芯片  22-25
  2.3 闪存存储管理系统  25-29
    2.3.1 闪存文件系统  25-26
    2.3.2 闪存转换层  26-29
  2.4 小结  29-31
第3章 FlashDBSim 闪存设备仿真平台  31-44
  3.1 引言  31-32
  3.2 相关背景  32-33
  3.3 FlashDBSim 仿真平台设计  33-37
    3.3.1 FlashDBSim 硬件组件设计  34-35
    3.3.2 FlashDBSim 软件组件设计  35-36
    3.3.3 FlashDBSim 系统模块化  36-37
  3.4 FlashDBSim 仿真平台应用实验  37-40
    3.4.1 实验说明及设置  37
    3.4.2 FlashDBSim 环境  37-39
    3.4.3 实验结果  39-40
  3.5 相关工作  40-41
  3.6 小结  41-44
第4章 FlashDBSim 应用研究  44-57
  4.1 引言  44-45
  4.2 相关工作  45-48
  4.3 缓冲区管理算法验证  48-53
    4.3.1 实验环境  49-50
    4.3.2 实验结果及分析  50-53
  4.4 闪存转换层算法验证  53-55
    4.4.1 实验环境  53-54
    4.4.2 实验结果及分析  54-55
  4.5 小结  55-57
第5章结束语  57-59
  5.1 本文主要工作  57
  5.2 本文主要贡献  57-59
参考文献  59-64
致谢  64-66
在读期间发表的学术论文  66-68
在读期间参加的科研项目  68

闪存存储设备仿真平台与应用研究

内容摘要

全文目录

相似论文