磨损均衡在提高SSD使用寿命中的应用与改进

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固态硬盘是当下存储界很热的一个词,在存储界的同仁都清楚,未来的存储硬盘将由现在的机械硬盘转到固态硬盘上面。从最开始的20MB的容量到现在几TB的容量,固态硬盘正在发生着翻天覆地的变化.每一年都有新的产品的推出,未来PCIE固态硬盘的出现,读写数据的速度将会是一个几何级的增长.固态硬盘(Solid State Drive)是一种非易失性的存储设备,可以长时间在固态闪存介质中的存储数据。固态硬盘实际上没有像传统硬盘那样有很多固定的机械形式,例如没有机械硬盘那样的磁头和磁盘。换句话说,固态硬盘只是一组半导体存储阵列的组织的硬盘,存储介质使用的是集成电路一样的NAND性介质,而不是磁性介质。由于固态硬盘有更高的读写性能,所以导致开发和采用固态硬盘的方案达到了快速扩张的需求。另外固态硬盘在随机读写访问数据方面比传统硬盘的响应延时要小很多,这样固态硬盘对于大规模的读或者随机访问的工作量有着巨大的优势。这种低延时的特性就是因为固态硬盘可以直接有能力从闪存NAND中直接立刻的读取出数据来。但是如果读写擦除的数据总是坐落于NAND闪存介质中的某一特殊块中,这样这一特殊数据块将会比其他所有的NAND数据块很快磨损坏掉,这样将会过早的导致整个固态硬盘的使用寿命的结束。出于这个原因的考虑,固态硬盘的控制器,也是本篇论文重点地陈述观点,将会使用一种称之为磨损均衡的技术,将写和擦除尽可能的将所写的数据均匀的分布在所有的SSDNAND存储介质的每个数据块中。对于这个完美的场景的实现,将会使每一个NAND存储数据的块达到最大的生命周期,然后会在某一时刻同时坏掉,以达到最大的固态硬盘使用周期。但是不幸的是,这一过程存在着很多不可定得因素,包括一些经常使用读写的数据我们称之谓热数据,和一些很少被读写到的数据称之为冷数据。冷数据和热数据将导致存储在的NAND介质数据块的读写擦除计数将会严重不平衡,这就促使找到一个关键的算法解决或者缓和这种问题。磨损均衡算法正是在这种情况下面提出来优化改进NAND存储数据块的读写擦除计数生成的.但是磨损均衡算法也会相应的带来一些不必要的写放大损耗,于是本文创新的双池磨损均衡算法可以使优化性能与损耗性能达到一个平衡点,使固态硬盘相对达到一个最大的使用寿命,而性能相对没有明显的降低。
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