闪存固态硬盘系统结构与技术

闪存固态硬盘凭借其高性能、低功耗、非易失等特点已经被广泛应用于个人电脑、数据中心和云存储服务等.近10年来,随着制程工艺和微电子技术的发展,闪存固态硬盘的特性发生了显著的变化.首先介绍了闪存存储单元的基本结构和存储原理.然后讨论了闪存固态硬盘的多项控制器关键技术,包括缓存设备、地址转换层、垃圾回收、数据分配、磨损均衡以及纠错码等.这些关键技术将支撑闪存固态硬盘的正常运作.此外,探讨了闪存固态硬盘的并行结构,并分析了闪存固态硬盘并行性利用的限制条件以及最新的并行性优化工作.接着,分析了3D闪存固态硬盘的发展和堆叠式结构,并针对3D固态硬盘的性能和寿命优化工作进行了归纳和分析,提出了现有3D固态硬盘性能和寿命优化工作的不足.最后,总结了当前闪存固态硬盘的现状,并提出可能的未来研究方向.     

固态硬盘应该如何使用？

Q我打算买一款固态硬盘,听说金士顿的固态硬盘已经降到了499元的价格。不免让人心动。但是我对固态硬盘并不太了解,请问“砖家”,应该如何使用固态硬盘呢？     

固态硬盘能取代机械硬盘吗？

希捷说：固态硬盘永远不会取代机械硬盘 我反对! @评测实验室胡进     

固态IDE硬盘设计

本文介绍了一种用于工业现场和军事领域的新一代固态硬盘，讲述了遵循ＩＤＥ接口协议的ＲＯＭ硬盘的具体实现方式，并给出硬件逻辑描述。     

固态IDE硬盘设计

介绍了一种用于工业现场和军事领域的新一代固态硬盘,讲述了遵循IDE接口协议的ROM硬盘的具体实现方式,并给出硬件逻辑描述.     

笔记本升级固态硬盘的问题

我的笔记本采用1．8英寸的硬盘,速度实在太慢了,想升级到固态硬盘,请问有什么注意事项没？     

闪迪固态硬盘铸就王牌特工

特工人员有敏捷的思维、不凡的身手，他们更有先进的装备。本期，让我们一起跟随刘恺威扮演的特工A，看看闪迪至尊高速固态硬盘是如何助他成为王牌特工的……     

基于固态硬盘数据库在OLTP应用中的优化研究

基于磁盘数据库系统的瓶颈主要在于磁盘速度。固态硬盘的出现,使磁盘的速度得到了极大的提高。传统的数据库底层设计主要面向磁盘I／O性能极低的传统机械硬盘。文章通过比较和分析固态硬盘的优势,提出了基于固态硬盘数据库的底层性能优化的方法。通过实验比较了基于固态硬盘数据库性能优化前后的差异。     

固态硬盘在存储系统中的应用

传统硬盘在使用过程中受制于机械架构的影响导致主轴转速的提升空间极其有限,甚至在噪音发热以及使用寿命方面也存在不足。固态硬盘的出现是对传统硬盘使用的有效补充,凭借自身能耗低、防震、高速等优势固态硬盘有着不可预估的发展前景,在企业级高端存储系统中应用最为广泛的就是固态硬盘。本文从固态硬盘的定义与分类出发,就固态硬盘在存储系统中的应用问题进行了细致分析。     

固态盘阵列构建方法研究综述

单个固态盘存在随机写性能较差和擦写次数有限等缺陷,使用廉价盘冗余阵列(redundant arrays of inexpensive disks, RAID)技术将多块固态盘组织在一起有助于满足存储系统的高可靠、大容量、高性能的要求.然而,将RAID算法简单应用于固态盘阵列会遇到一些问题.首先分析了基于Flash的固态盘和RAID技术存在的缺陷,选取性能、可靠性和价格作为阵列构建方法的评价标准,并将随机写、小写、垃圾回收、负载均衡、擦除次数、磨损均衡、冗余度等问题作为分析重点;然后,从固态盘和Flash芯片2种构建粒度出发,分别论述了不同的构建方法并分析了各自的优缺点;最后,总结了不同构建方法并指出未来可能的研究方向.     

面向Lustre文件系统的固态盘存储加速技术研究

磁盘的随机I/O延时制约了存储系统的性能提高,具备高性能随机I/O特性的固态盘(solid state disk,SSD)逐渐成为关注的热点.分析了磁盘、Flash型SSD以及DRAM型SSD三类设备不同的性能特点,讨论了SSD存储加速技术的研究现状,提出了一种面向Lustre文件系统的固态盘存储加速系统架构,介绍和分析了各模块的构成与原理,提出了对象迁移策略.     

基于NAND闪存的固态盘技术研究

基于NAND闪存的固态盘具有非易失、访问速度快、体积小、抗震性好以及功耗低等诸多优点,能较好缓解I/O性能瓶颈问题,已经成为学术界和产业界关注的一个研究热点.对基于NAND闪存固态盘的主要热点问题予以研究,介绍了基于闪存固态盘的技术特性,分析了其内部结构,对其关键实现技术着重进行了研究分析.     

基于写数据页聚簇的固态硬盘缓冲算法

针对Flash写前需擦除,读写I／O开销不均衡等固有缺陷,研究面向闪存缓冲区管理,对提高基于Flash的固态硬盘（SolidState Disk,SSD）访问性能具有重要理论意义和应用价值．通过分析SSD关键技术及现有缓冲区管理算法,实现了一种适用于SSD的基于写数据页聚簇缓冲算法．文章中详细介绍了该算法关键技术及原理,并通过FlashSim仿真平台实现SSD写缓冲．基于仿真结果与传统缓冲算法性能比对,分析得出该缓冲算法可降低SSD随机写次数和SSD数据存储分散性,并提升SSD响应速度．     

面向虚拟机的远程磁盘缓存

在虚拟机(virtual machine)系统中,随着虚拟机数量和应用程序需求的不断增长,内存容量已经成为应用程序性能的主要瓶颈。为了提升内存密集型和I/O密集型程序的页面交换性能,提出了虚拟机的远程磁盘缓存机制REMOCA,它允许运行在一台物理主机上的虚拟机将其他物理主机的内存作为其二级磁盘缓存。由于网络传输延迟远远小于磁盘访问,用网络传输代替磁盘访问就能够有效地降低虚拟机的平均磁盘访问延迟。REMOCA的目标就要尽可能地减少磁盘访问。REMOCA运行在虚拟机管理器中,其基本工作原理是截获并处理虚拟机的页面淘汰、磁盘访问等事件。REMOCA能够与现有的虚拟机内存管理机制(如气球技术、影子缓存)相结合,从而提供更加灵活的内存资源管理策略。实验数据表明,REMOCA能有效地降低页面抖动对虚拟机性能的影响,并在很大程度上提升虚拟机中I/O密集型应用的性能。     

Sub-Join:面向闪存数据库的查询优化算法

固态硬盘具有高速的随机读取速度、低功耗、体积小等特点,被认为将取代磁盘成为新一代的数据存储设备。但是闪存数据库的查询性能的提高却远小于固态硬盘相比于磁盘I/O性能的提高,其原因在于现有的数据库是基于磁盘设计的,不能充分发挥固态硬盘的高速性能。提出一种名为子连接(Sub-Join)的连接算法。首先将数据表的连接列和主键投影为新的子表,然后对子表进行接连操作,最后根据子表的连接结果再从原始数据表中回取查询结果。通过和开源数据库Oracle Berkeley DB的比较实验,结果表明子连接算法比原有算法的性能提高了40%～100%,充分说明了它的优越性。     

固态电子盘的军事应用

介绍了美国SimpleTech公司的Zeus固态电子盘产品系列的功能和特点,这些功能和特点包括损耗平衡功能演算法、损毁区块管理演算法,以及各种不同级别的数据清除技术,其中有快速清除(RapidPurgeTM)技术、MilPurgeTM技术和智能破坏系统(Intelligent Destructive PurgeTM)技术.这一系列技术针对不同的数据安全要求,全部符合最为严格的军事安全条例规定.     

MacroTrend: A Write-Efficient Cache Algorithm for NVM-Based Read Cache

The future storage systems are expected to contain a wide variety of storage media and layers due to the rapid development of NVM(non-volatile memory)techniques.For NVM-based read caches,many kinds of NVM devices cannot stand frequent data updates due to limited write endurance or high energy consumption of writing.However,traditional cache algorithms have to update cached blocks frequently because it is difficult for them to predict long-term popularity according to such limited information about data blocks,such as only a single value or a queue that reflects frequency or recency.In this paper,we propose a new MacroTrend(macroscopic trend)prediction method to discover long-term hot blocks through blocks'macro trends illustrated by their access count histograms.And then a new cache replacement algorithm is designed based on the MacroTrend prediction to greatly reduce the write amount while improving the hit ratio.We conduct extensive experiments driven by a series of real-world traces and find that compared with LRU,MacroTrend can reduce the write amounts of NVM cache devices significantly with similar hit ratios,leading to longer NVM lifetime or less energy consumption.     

基于SATA接口的固态硬盘设计

固态硬盘主要由flash memory闪存单元和各控制单元组成,由于没有机械硬盘的旋转介质等机械结构,不需要大量的寻道时间,因而在小体积,快存取,抗震摔,高可靠性和轻质量等方面有着极其优越的性能。本设计通过分析固态硬盘的组织结构以及各模块的设计思路,提出一种高性能固态硬盘的设计方法。