基于NAND闪存存储器的一种超级块闪存翻译层机制研究

NAND闪存的存储系统中,软件中间层闪存翻译层通常被用来隐藏写前必须先擦除的NAND闪存特性。介绍一种新的闪存翻译层机制,它会将相邻的逻辑块合并为一个块,称之为超级块,该超级块在闪存翻译层机制下是粗颗粒度映射,而其中的页是被细颗粒度映射到物理块的任意位置。为了减少额外的存储和闪存操作,细颗粒度映射信息被保存在NAND闪存的空闲区域。使用该混合映射技术不仅具有细颗粒度的灵活性而且只需要占用粗颗粒度的存储空间。实验结果研究表明,与其他闪存翻译层技术相比,该闪存翻译层机制减少了多达40%的垃圾回收操作。     

一种针对块内日志存储模型的缓冲区管理方法

闪存的擦后写特性,使其对小粒度随机更新为主的数据库应用,存在较大的更新时延.基于块内日志的存储管理模型提出了一种使用日志的方法,有效地解决了该问题.但是由于没有考虑数据访问的冷热特性,使得热擦除块合并操作非常频繁,同时它们采用的强制日志刷新策略导致闪存日志区存在严重的碎片问题.针对上述问题,本文提出一种基于数据冷热检测的双链表缓冲区算法DLPA,它根据数据的访问特性动态地分配日志页大小,可以有效减少擦除块合并操作,同时在日志刷新至闪存时,结合两种日志打包策略,有效地改善了日志区碎片问题.实验显示,该算法在增加少量存储开销的前提下,显著地优于现有算法.     

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。     

基于CAM的闪存无效块管理算法

针对NAND型闪存无效块结构,提出基于CAM的闪存无效块分类匹配算法。针对闪存擦除、写入和读取操作过程中无效块管理给出相应策略。在数据写入闪存过程中,采用片外SRAM数据备份的方法防止数据存储错误。通过搭建FPGA实验平台,证明该算法能发现新增长的无效块,实现连续无效块快速匹配,并对数据进行冗余备份。     

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.     

基于日志式混合映射的FTL算法设计与实现

在传统日志结构混合映射算法的基础上,提出了一种改进的文件传输层算法;该算法根据存储数据的多少对日志块进行动态分配,存储过程中根据数据属性的不同将数据进行"冷热分离",并通过较少的映射次数实现了对数据的快速访问;实验表明该算法具有较高的读写访问速度,在降低擦除次数的同时平衡了各块的磨损度,延长了闪存的使用寿命。     

基于闪存的文件系统的实现

作为嵌入式领域应用最为广泛的存储设备,闪存具有高密度和良好的存取速度等优点。但同时它也存在着缺陷:一是闪存在重写之前必须先进行块擦除;二是各擦除块的擦除次数有限。所以基于闪存的文件系统必须在充分发挥闪存的性能的同时克服它的缺陷。文章在分析了闪存的这些存储特性的基础上,阐述了一个基于闪存的文件系统JFFS的设计与实现。     

OAFTL:一种面向企业级应用的高效闪存转换层处理策略

基于NAND闪存的存储设备通过引入闪存转换层来对闪存芯片进行封装,使得闪存存储设备像普通块设备一样使用.闪存转换层算法的性能很大程度上决定了闪存设备的存储性能,已有方法尽管可以在嵌入式环境下正常工作,但当应用到随机访问频繁的企业级应用环境中时存在访问性能低的问题.提出了一种面向企业级应用的闪存转换层算法OAFTL,该算...     

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AT89C51实现海量存储系统的设计

解决MSC51单片机数据存储空间容量的访问容量限制,在很大程度上可以扩展和提高单片机应用系统的总体功能。文章以三星公司NAND型闪存芯片K9K2GXXU0M为例,扩展了AT89C51芯片的数据存储器,实现了单片机的海量存储系统。     

针对Flash存储介质的数据恢复技术研究

针对Flash存储介质的数据恢复技术是信息安全领域中一个非常重要的研究课题。Flash存储介质有其独特的、不同于磁存储介质的存储特性,所以在数据存储方式上也与磁存储介质有所不同。针对Flash存储介质的存储特性而设计的闪存文件系统通过闪存转换层来实现数据的读写和芯片的管理。因此从文件系统级和芯片级两个方面对Flash存储介质的数据恢复技术进行了研究,并提出了下一步工作方向。     

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。     

Using data clustering to improve cleaning performance for flash memory

Flash memory offers attractive features for storage of data, such as non‐volatility, shock resistance, fast access speed, and low power consumption. However, it requires erasing before it can be overwritten. The erase operations are slow and consume comparatively a great deal of power. Furthermore, flash memory can only be erased a limited number of times. To overcome hardware limitations, we use the non‐in‐place update mechanism that requires a cleaner to reclaim space occupied by obsolete data. To improve cleaning performance and prolong flash memory lifetime, we propose a new data reorganization method. By this method, data in flash memory are dynamically classified and clustered together according to their accessing frequencies. Experimental results show that this clustering technique significantly improved the cleaning performance for a variety of cleaning algorithms. The number of erase operations performed is greatly reduced and flash memory lifetime is prolonged. Even wearing is ensured as well. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于闪存的混合存储系统缓冲区管理算法

由于基于闪存的混合存储系统充分利用了闪存的高速随机读和磁盘的快速顺序写的特性,近年来已经成为了数据库管理系统的二级存储层的高效存储模式,但其I/O访问开销是一个继续提高存储性能的瓶颈.为了降低混合存储系统的I/O访问开销,提出了一种自适应缓冲区管理算法DLSB.该算法根据数据页的逻辑代价和物理代价进行自适应的数据域选择;并在选择的数据域中,比较闪存队列和磁盘队列容量的实际值与理想值来确定数据页的置换,达到了提高I/O访问效率的目的.实验结果表明,该算法有效且可行,显著降低了混合存储系统的I/O访问开销.     

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.     

闪存的数据库性能评测与优化研究

闪存是一种诞生于上世纪八十年代末的新型固态存储介质,与其他存储介质相比,具有一定的优越性,例如轻便、小巧、速度快、功耗小、抗震性能高,且不易丢失。正是由于闪存拥有诸多优点,使得其已经被逐渐运用到各种设备与系统当中。伴随着闪存存储技术的不断发展,进一步优化闪存数据库的性能,已经成为当前一项极为重要的问题。基于此,文章将对闪存及其特性加以介绍,并对闪存数据库的性能加以评测,且据此提出相应的优化措施,以进一步完善闪存数据库的性能,最后对闪存数据库的未来发展进行展望。     

Flash-Optimized B+-Tree

With the rapid increasing capacity of flash memory, flash-aware indexing techniques are highly desirable for flash devices. The unique features of flash memory, such as the erase-before-write constraint and the asymmetric read/write cost, severely deteriorate the performance of the traditional B+-tree algorithm. In this paper, we propose an optimized indexing method, called lazy-update B+-tree, to overcome the limitations of flash memory. The basic idea is to defer the committing of update requests to the B...     

基于STC12C5A60S2单片机的LED显示屏硬件设计

设计使用宏晶科技的8位单片机STC12C5A60S2作为中央控制器,结合NAND闪存芯片K9F4008存储汉字库的8×128点阵LED数字屏,该点阵LED数字屏具有存储信息后离线显示的功能。可应用到多种显示环境,尤其像汽车等移动工具上的脱机显示环境．     

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。