基于逻辑区间热度的NAND闪存垃圾回收算法

针对现有的NAND闪存垃圾回收算法中回收性能不高,磨损均衡效果差,并且算法内存开销大的问题,提出了一种基于逻辑区间热度的垃圾回收算法。该算法重新定义了热度计算公式,把连续逻辑地址的NAND内存定义为一个热度区间,以逻辑区间的热度来代替逻辑页的热度,并将不同热度的数据分开存储到不同擦除次数的闪存块上,有效地实现了数据冷热分离,并且节约了内存空间。同时,算法还构造了一种新的回收代价函数来选择回收块,在考虑回收效率的同时,还兼顾了磨损均衡的问题。实验结果表明,该算法与性能优异的FaGC算法相比,总的擦除次数减少了11%,总的拷贝次数减少了13%,擦次数最大差值减少了42%,内存消耗能减少了75%。因此,该算法有利于增加闪存可用空间,改善闪存系统的读写性能,延长闪存使用寿命。     

一种基于逻辑页平均更新频率的NAND闪存垃圾回收算法

针对NAND闪存的特点,提出一种基于逻辑页平均更新频率的NAND闪存垃圾回收算法。该算法采用无效页年龄和作为回收块选择策略。同时,在FaGC和GCbAH算法基础之上,重新定义数据热度计算公式,采用逻辑页平均更新频率取代固定阈值作为冷热数据的判定依据,实现了更准确的冷热数据判定和分离。实验结果表明,相较于GR、CB、CAT、FaGC和GCbAH算法,该算法在垃圾回收代价和磨损均衡方面均取得了更好的效果。     

一种基于YAFFS2的静态磨损均衡算法设计

针对已有算法大多基于FTL(Flash Translation Layer)闪存存储体系设计,无法直接应用到闪存文件系统的情况,基于YAFFS2闪存文件系统设计了一种静态磨损均衡算法。考虑不同数据冷热属性的差异,设计了两种不同的块分配策略,在减缓最大擦除次数增长速度的同时,加强对冷数据占用块的利用;利用闪存块擦除次数在物理空间上分布的随机性,简化了块分配策略中的搜索过程,降低了算法复杂度;采用不均衡度阈值作为算法触发条件,保证良好的均衡效果。实验结果表明,算法降低了擦除次数方差,提高了闪存磨损均衡度,可有效延长闪存寿命,提高闪存存储系统的可靠性。     

一种有效的混合式闪存磨损均衡算法

为延长嵌入式系统中作为外部存储设备的闪存介质的使用寿命,普遍采用磨损均衡算法时各物理块进行管理.本文对现有的确定性磨损均衡算法进行改进,结合随机性处理,提出HWL(Hybrid Wear Leveling)算法,不仅使磨损均衡处理只占用很少的内存开销,还能有效地进行"冷热"数据存放位置的交换.在多种逻辑页更新模式的仿真试验中,物理块彼此之间都能达到较为接近的擦除次数;与已有算法相比,磨损均衡处理引起的额外擦除较少,可延长闪存的使用寿命.     

基于数据更新间隔的NAND闪存垃圾回收算法

闪存因具有速度快、体积小等优点而广泛应用于数据存储领域,为提高NAND闪存的垃圾回收效率、延长闪存使用寿命,提出一种基于数据更新间隔的垃圾回收算法UIGC。计算闪存中空闲页的分散度,将其作为垃圾回收触发条件。从垃圾回收效率和磨损均衡效果2个方面出发,综合考虑块中无效页年龄累计和以及块中有效页比例,使用动态回收块选择和静态回收块选择相结合的策略来选择目标回收块,根据回收块中有效页数据更新间隔判断有效页热度,同时提出数据更新稳定性的概念来划分有效页的数据更新状态,将具有不同热度和更新状态的有效页数据分别存储在不同的空闲块中,从而提高块中数据的同步更新概率。实验结果表明,UIGC算法相较于CAT、FaGC等现有垃圾回收算法具有更优的垃圾回收效率和磨损均衡效果,并能有效延长闪存使用寿命。     

Android存储系统中NAND闪存性能的改进

针对Android存储系统在闪存管理上存在较差的磨损均衡效果和较高的垃圾回收额外开销的缺陷,引入冷热数据分离策略,将文件按照不同热度写入对应热度的物理存储单元,同时改进垃圾回收策略,以达到良好的磨损均衡效果并减少垃圾回收额外开销。基于Android平台的实验结果表明,改进后的策略在有效减少NAND闪存垃圾回收额外开销的同时,还能有效改善其磨损均衡效果。     

Yaffs2文件系统中对NAND Flash磨损均衡的改进

针对以NAND Flash为存储介质时Yaffs2文件系统存在磨损均衡的缺陷,通过改进回收块选择机制,并在数据更新中引入冷热数据分离策略,从而改善NAND Flash的磨损均衡性能.实验借助Qemu软件建立Linux嵌入式仿真平台,从总擦除次数、最大最小擦除次数差值和块擦除次数标准差等方面进行对比.实验结果表明,在改进后的Yaffs2文件系统下NAND Flash的磨损均衡效果有明显提升,这有益于延长NAND Flash的使用寿命.     

基于权重堆排序的NAND Flash静态磨损均衡机制

磨损均衡机制作为闪存转换层的基础机制之一,其主要功能是延长闪存块使用寿命和提高存储数据的可靠性。现有的磨损均衡机制着重于减少闪存块的擦除次数,忽略了在磨损均衡操作过程中选择擦除脏块的不合理所带来的不必要数据迁移开销,从而影响了固态硬盘的整体读写性能。针对该问题,提出了一种基于权重堆排序的 NAND Flash静态磨损均衡机制WHWL。首先,提出一种基于页数据访问频率和块擦除次数的权重的热度计算方法,有效地提高擦除次数少（冷块）且数据访问频率低（冷数据）的目标块命中率,避免了多余的数据迁移操作;其次,提出了一种基于权重的堆排序目标块选择算法,以加快目标块的筛选。实验结果表明,与现有的PWL和BET算法相比,在使用相同映射机制的条件下,WHWL能够分别提升固态硬盘寿命1.28、5.83倍,数据迁移次数也有明显的降低。     

基于贪婪策略的NAND FLASH存储器的磨损均衡算法研究

NAND FLASH存储器是无线传感器网络节点的存储设备。传感器节点在监控区域中不断获取数据信息,并进行节点之间的数据交互,使得NAND FLASH存储器频繁地进行写操作,从而造成物理块的擦除次数不均衡,缩短了存储器的使用寿命,最终影响整个传感器网络的使用寿命。针对上述问题,提出了贪婪策略的分区地址映射磨损均衡算法。该算法根据磨损擦除的参数进行贪婪选择,选择出擦除次数小的物理块进行写操作,而对擦除次数大的物理块进行配置与实验数据迁移,进入等待擦除。通过软件测试的方式,证明了所提算法可以有效地实现并优化NAND FLASH存储器的磨损均衡。     

基于随机游走的大容量固态硬盘磨损均衡算法

基于闪存的大容量固态硬盘(SSD)能够在未来取代磁盘.它有很多优点,包括非易失性、低能耗、抗震性强等.然而,基于NAND闪存的存储块自身存在有限的擦除重写次数的问题一直影响着它的广泛应用.当闪存芯片达到擦除重写的限制次数后,存储块上的数据就会变得不可靠.目前研究者们已经提出了一些磨损均衡算法来解决这个问题.但当固态硬盘的存储容量不断增大后,这些算法需要越来越多的内存容量来保证运行.文中提出一种基于随机游走的磨损均衡算法来应用在大容量的固态硬盘上,该算法能够很大程度地减少内存消耗.实验表明所需内存容量仅为BET算法的15.6%,与此同时磨损均衡的性能并没有降低.     

全程优化的固态硬盘垃圾回收方法

由于NAND闪存的固有限制,写前擦除和擦除粒度较大,基于NAND Flash的固态硬盘（SSD）需要执行垃圾回收以重用失效页。然而垃圾回收带来的高开销会显著降低SSD的性能,也会直接影响SSD的寿命。特别是对于频繁使用的有数据碎片的SSD,垃圾回收带来的性能下降问题将更为严重,现有的垃圾回收（GC）算法各自侧重垃圾回收操作的某个步骤,并没有给出全面考虑各步骤对整体影响的综合方案。针对该问题,在详细剖析垃圾回收过程的基础上,提出了一种全程优化的垃圾回收方法WPO-GC,在数据初始放置、垃圾回收目标块的选择、有效数据的迁移、触发回收的时间点以及中断处理方式上,尽可能全面地考虑各步骤对SSD正常读写请求和寿命的影响。通过开源模拟器SSDsim上的WPO-GC的有效性验证表明,同典型GC算法相比,WPO-GC可以减少SSD读请求延迟20%~40%和写请求延迟17%~40%,均衡磨损近30%。     

基于分组—循环擦写的闪存磨损均衡算法

为延长作为终端外部存储设备的闪存介质的使用寿命, 采用分组—循环擦写的思想设计了一种闪存磨损均衡算法。该算法将闪存物理块分成若干组, 在满足态势信息快速存取要求的前提下, 使不同组中同一用户的信息存储区域循环地参与擦写。仿真实验结果表明该算法能够使得擦写操作较为均匀地发生在闪存上。     

基于NAND Flash的嵌入式文件系统的改进与优化

以NAND Flash为介质的嵌入式文件系统主要存在两方面的不足：启动加载过长、对磨损平衡考虑不足。针对这两点不足，实现了一个新的NAND Flash文件系统，它通过改变数据节点的管理，将文件的控制信息和数据信息分开存储，缩短了启动加载时间；通过在垃圾回收时使擦除块交替存储冷热数据，实现了各擦除块间的磨损平衡。     

Next high performance and low power flash memory package structure

In general, NAND flash memory has advantages in low power consumption, storage capacity, and fast erase/write performance in contrast to NOR flash. But, main drawback of the NAND flash memory is the slow access time for random read operations. Therefore, we proposed the new NAND flash memory package for overcoming this major drawback. We present a high performance and low power NAND flash memory system with a dual cache memory. The proposed NAND flash package consists of two parts, i.e., an NAND flash memory module, and a dual cache module. The new NAND flash memory system can achieve dramatically higher performance and lower power consumption compared with any conventionM NAND-type flash memory module. Our results show that the proposed system can reduce about 78% of write operations into the flash memory cell and about 70% of read operations from the flash memory cell by using only additional 3KB cache space. This value represents high potential to achieve low power consumption and high performance gain.     

FeGC: An efficient garbage collection scheme for flash memory based storage systems

NAND flash memory is a promising storage media that provides low-power consumption, high density, high performance, and shock resistance. Due to these versatile features, NAND flash memory is anticipated to be used as storage in enterprise-scale systems as well as small embedded devices. However, unlike traditional hard disks, flash memory should perform garbage collection that consists of a series of erase operations. The erase operation is time-consuming and it usually degrades the performance of storage systems seriously. Moreover, the number of erase operations allowed to each flash memory block is limited. This paper presents a new garbage collection scheme for flash memory based storage systems that focuses on reducing garbage collection overhead, and improving the endurance of flash memory. The scheme also reduces the energy consumption of storage systems significantly. Trace-driven simulations show that the proposed scheme performs better than various existing garbage collection schemes in terms of the garbage collection time, the number of erase operations, the energy consumption, and the endurance of flash memory.