【摘 要】
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固态硬盘（SSD）以其高性能、高性价比,逐渐成为主流存储设备。但是,一些先天的特征仍然限制了它的广泛应用:（1）随着写及擦除次数的增加,极易磨损。因此,出于可靠性方面的考虑,SSD通常都装有专用的纠删码（EC）模块。但是,EC模块仅在纯粹的数据丢失情况下才被静态使用。换句话说,在数据完好无损的情况下（这种情况是SSD中的常态）,EC模块不会被使用。（2）读、写、擦除这三个基本操作之间存在巨大的延迟
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固态硬盘（SSD）以其高性能、高性价比,逐渐成为主流存储设备。但是,一些先天的特征仍然限制了它的广泛应用:（1）随着写及擦除次数的增加,极易磨损。因此,出于可靠性方面的考虑,SSD通常都装有专用的纠删码（EC）模块。但是,EC模块仅在纯粹的数据丢失情况下才被静态使用。换句话说,在数据完好无损的情况下（这种情况是SSD中的常态）,EC模块不会被使用。（2）读、写、擦除这三个基本操作之间存在巨大的延迟差异,如果没有适当的I/O调度,可能会导致性能下降。（3）SSD具有出色的内部并行性,如果使用得当,则可以进一步提高I/O性能。针对上述问题,本文主要工作如下:（1）提出了主动重构读取的思想,结合EC模块与SSD通道级并行机制,不仅可以防止数据丢失,还可以在数据完整的情况下主动重构,加速正常情况下的数据读取。（2）针对以随机小块I/O为主的工作负载,提出基于MDS编码的闪存固态盘优化策略。在该策略中,采用一种动态判断的混合主动重构读取（ARR）方案,使得不同长度和状态的读取请求可以采用最适合其当前状况的读取方案。同时采用小于通道数的静态条带长度设置与具有通道磨损感知的数据放置策略以促进这种主动重构方法发挥更好的效用。（3）针对以顺序大块I/O为主的工作负载,提出基于MSR编码的闪存固态盘优化策略。在该策略中,利用同时具有最小存储开销与最优修复带宽的clay code编码与SSD内部的通道并行性,通过减少从每个channel上读取的数据量,降低读取操作的响应时间。本文将两种优化策略实现在了SSDsim模拟器上,实验表明,这两种优化策略均可以在特定类型负载下起到降低读取操作响应延迟,提升读性能的作用。
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