一种优化的闪存地址映射方法

近年来,NAND闪存广泛应用于各类嵌入式系统.由于“异地更新”的限制,闪存中需要地址映射方法将来自文件系统的逻辑地址转换为闪存中的物理地址.随着闪存存储空间的日益增长,如何使地址映射表占用较小的内存而又不损失较多性能,成为一个重要的问题.基于需求的页级地址映射方法能够有效地解决这个问题,然而该方法会产生地址转换页操作的额外开销,影响系统性能.从基于需求的地址映射方法出发,从两方面进行优化：首先,为了减少转换页的频繁更新,提出了页级地址映射缓存技术以统一在闪存和内存中的地址映射信息的粒度;其次,设计了基于地址转换页的数据聚集技术.通过该技术,每个数据块在垃圾回收时产生的地址转换页的更新开销被降至最低.实验用一系列基准数据集并与之前代表性的工作进行比较,结果表明,优化的地址映射方法能够大量减少额外地址转换页的开销,并提高闪存存储系统的性能.     

一种基于功能表的高效FTL算法

FTL用于将闪存模拟成标准的块设备以屏蔽其写前进行擦除的特性。传统的FTL算法采用扫描冗余区的方式建立映射表,初始化速度慢,并通过单纯的映射表实现地址转换,只能部分改善空间利用率,有的甚至提高了块回收代价,使运行效率变得低效。本文提出了功能表的思想,通过状态表寻址直接建立块映射表和块信息来提高启动速度,降低空间复杂度。通过将映射表与块信息相结合来实现读写操作中地址的查找,均衡了空间利用率和回收代价。     

一种闪存文件系统的数据恢复机制

基于面向大容量NAND闪存的嵌入式文件系统CFFS,结合其对芯片上数据的索引方式,在CFFS中引入引用节点和页位图等数据结构和相应算法,提出一种数据恢复机制。该机制在数据遭到破坏时将闪存文件系统恢复到一个一致的历史状态,保证芯片上数据的一致性和可用性。     

基于缓存映射项重用距离的闪存地址映射方法

经典的闪存转换层(flash translation layer, FTL)地址映射方法DFTL(demand-based FTL)将全局映射信息放在闪存中,仅缓存最近最常使用的映射信息,解决了页级映射策略中映射信息较大和缓存容量有限的矛盾.但是,DFTL没有充分利用负载的空间局部性特点提高缓存命中率;在缓存失效时频繁的脏映射项换出也会导致大量的映射页写操作;此外,它未能优化垃圾回收过程中有效页迁移导致的写放大问题.针对上述不足,提出一种基于缓存映射项重用距离的地址映射方法IRR-FTL(inter-reference recency-based FTL),通过设置映射页缓存槽,充分挖掘负载空间局部性;基于缓存映射项重用距离实现负载自适应的写缓存映射表冷热分区,并分别采取不同的管理策略,减少映射页写操作;此外,实现基于重用距离的冷热数据分离存储,提高垃圾回收效率.通过采用多种负载对该方法进行验证实验,实验结果表明IRR-FTL相比DFTL缓存命中率提高29.1%,平均响应时间降低了27.3%,擦除次数降低了10.7%.     

基于NAND型闪存的嵌入式文件系统设计

由于具有高密度和良好的存取速率等特点,NAND型闪存在嵌入式系统领域中被广泛应用,但其所固有的擦除－写入更新机制以及高坏块率等特性却又成为其在应用中的障碍。提出了一种基于NAND型闪存的日志结构嵌入式文件系统,用于充分利用NAND型闪存的优势并克服其缺陷。文件系统在嵌入式Linux操作系统中予以实现,并进行了性能测试。     

一种基于NAND闪存的嵌入式Linux文件系统

本文分析了NAND闪存的独特属性和它对嵌入式Linux文件系统提出的新要求,在此基础上提出了一个基于NAND闪存的嵌入式Linux文件系统。     

一种基于Flash DBMS的动态日志方法

Flash作为一种高密度新型的存储介质,具有读写速度快、抗震能力强、体积小、重量轻等很多优点,使用Flash芯片的SSD硬盘将代替传统磁盘,更广泛地应用在个人电脑以及服务器设备上。由此,在Flash平台上部署和运行数据库系统就成为我们必须思考和研究的问题。由于Flash与传统磁盘特性不同,不能简单地将基于传统磁盘的数据库系统应用在Flash平台上。提出一种动态日志的方法,更好地利用Flash介质本身的特性,提高基于Flash平台的DBMS性能。     

一种混合映射闪存转换层的设计与实现

使用NAND Flash作为存储媒介的存储设备常需要闪存转换层(FTL)对NAND进行管理。页映射是一种常见的映射方式,但需要很大的内存存放页映射表,在嵌入式环境下这一条件往往无法满足。针对该问题,提出一种基于超级块的混合映射FTL,包括坏块管理、地址翻译、垃圾回收、上电恢复,使用的SRAM空间不到128 KB,远小于页映射,同时不需要存储映射表,程序在固态硬盘开发板上成功运行,实现固态硬盘基本读写功能。测试结果表明,该混合映射FTL方案具有较好的顺序读写性能。     

针对固态驱动器的NFTL算法性能优化

用于闪存的NFTL算法随着闪存技术的发展表现出空间利用率低、擦除效率不高等不足,为保证读速度牺牲Flash读性能上的优势,而且不适用于固态驱动器。基于此,提出一种改进方案,利用增加内存中存放的包括有效位图和反向映射表等元数据的方式改进NFTL算法使其适用于固态驱动器,取得一定的性能提升。     

基于连续缓存和二级缓存的DFTL改进算法

DFTL(demand-based FTL)是一种根据负载访问特点动态加载映射项到缓存中的知名FTL(flash translation layer)算法,但是它没有考虑到请求的空间局部性,而且缓存中的一个映射项剔除就可能会导致翻译页的更新,缓存中映射项的频繁剔除又会导致额外的擦除操作.在DFTL的基础上,提出了SDFTL(sequential/second cache DFTL)算法.SDFTL新设置连续缓存和二级缓存,连续缓存通过预取映射信息,利用请求的空间局部性,提高了FTL对连续负载的处理性能;二级缓存通过暂存从一级缓存中剔除的、发生更新的映射项,并采取批量更新策略回写到闪存,减少了闪存的翻译页写回次数和擦除次数.利用实际负载做的实验结果显示,SDFTL相比DFTL缓存命中率平均提高41.57%,擦除次数平均减少23.08%,响应时间平均减少17.74%.     

大容量NAND Flash文件系统中的地址映射算法研究

随着Flash芯片容量的日益增长,如何设计低空间复杂度的Flash管理算法已经成为RAM空间受限的嵌入式存储系统的一个关键问题.本文根据文件在Flash介质上连续存放的特性,引入区段的概念,提出基于极大映射区段的地址映射算法,并使用简单的数据结构和高效的算法来维护映射中的区段,大大减小了Flash文件系统的RAM用量.最后,通过不同应用负载的实验验证了该算法的有效性.在部分应用负载下,可降低高达95%的RAM使用量.     

基于地址映射的NAND Flash控制器设计

针对嵌入式数据采集系统对NAND Flash进行读写控制时出现的坏块问题和磨损失衡问题,对数据采集系统的工作特点进行分析,借鉴闪存转换层的思想,提出了一种基于地址映射的NAND Flash控制方法,通过建立、维护、查询NAND Flash存储块逻辑地址与物理地址之间的映射关系表,实现NAND Flash的坏块管理和磨损均衡功能,同时介绍了使用地址映射方法的NAND Flash控制器设计过程;仿真测试和实际应用结果表明,基于地址映射方法设计的NAND Flash控制器能够识别、管理出厂坏块和突发坏块,均衡存储块的磨损,提高嵌入式数据采集系统的可靠性;该方法实现过程简单,无需移植文件系统,硬件资源要求低,为嵌入式数据采集系统中NAND Flash的读写控制提供了新的思路。     

非易失存储器NAND Flash及其在嵌入式系统中的应用

文中介绍了NAND Flash的芯片内部组织结构、主要的外部引脚及其功能、NAND Flash的类型、NAND Flash所支持的文件系统、与微处理器的连接和NAND Flash的固有特性,并对比了NAND和NOR Flash的异同。最后简述了闪存固件程序架构和如何在Linux操作系统中加入对NAND Flash的支持。     

YAFFS嵌入式文件系统应用研究

本文介绍了NAND闪存设备的特点和针对NAND闪存设计的YAFFS（Yet Another Flash File System）嵌入式文件系统,并且详细探讨了在ARM处理器3SC2410和嵌入式Linux平台上建立基于NAND闪存的YAFFS根文件系统的方法步骤,同时给出了详细的代码。     

闪存文件系统的快速挂载机制设计与实现

基于嵌入式文件系统CFFS提出一种快速挂载机制。该机制引入“静态超级块”、“引用节点”以及“页位图”等数据结构并采取相应算法,避免了在文件系统挂载过程中进行的全芯片扫描。测试表明,这种快速挂载机制减少了闪存文件系统在大容量NAND芯片上的挂载时间。