flash存储统数据管理算法的研究.pdf

华华 中中 科科 技技 大大 学学 硕硕 士士 学学 位位 论论 文文 华华 中中 科科 技技 大大 学学 硕硕 士士 学学 位位 论论 文文 摘摘 要要 摘摘 要要 基于半导体的以 Flash 为存储介质的存储器是一种高性能、低能耗的新兴存储设 备，它的问世将逐渐取代以磁记录方式存储数据的硬盘。但由于Flash 存储芯片本身 容量的限制和芯片中存在有坏块、存储块擦除不均衡和垃圾回收效率不高等问题， 所以如何设计高效的数据管理算法对 Flash 存储系统中的数据存储进行有效的管理 成为了研究的主要问题。 首先，建立一个Flash 存储系统框架模型，在硬件结构中采用多通道技术，有效 提升系统中数据的存取速度。在软件架构上通过对 Flash 存储管理技术的研究，对整 个系统采用模块化划分，在模块中实现对Flash 存储设备有效的数据管理。 其次，在Flash 存储设备和文件系统间加入功能层Flash 转换层，在功能层中 设计 Flash 设备的数据管理算法，采用日志块链表结构使上层与 Flash 物理存储介质 进行地址映射，建立坏块列表对整个系统进行坏块统一管理，提出的区域化均衡算 法有效的将擦除次数均匀的分布到整个 Flash 设备中，区域化回收算法较好的将无效 的存储块集中回收并统一做擦除操作。 最后，采用仿真对设计的管理算法进行测试，测试显示此管理算法可有效解决 Flash 存储系统中的擦除块均衡等数据存储问题。通过与其它算法的比较可知，提出 的区域化管理算法极大的延长了Flash 的平均使用寿命和提高了擦除块的清除效率， 能较好的应用于大容量 Flash 存储器。 关键词关键词：：Flash 存储系统，管理机制，垃圾回收，磨损均衡 关键词关键词：： I 华华 中中 科科 技技 大大 学学 硕硕 士士 学学 位位 论论 文文 华华 中中 科科 技技 大大 学学 硕硕 士士 学学 位位 论论 文文 Abstract Semiconductors-based solid state disk is a new kind of high-performance and low-power storage device, which uses Flash disk as its storage media. The birth of Flash storage will gradually replace traditional magnetic disk storage. Due to limited volume, bad blocks, uneven erasing and inefficient garbage collection of the Flash storage chips, how to design an efficient data management algorithm in Flash storage system has become an important problem worth of study. First of all, a framework of Flash storage system is built. On the hardware, using multi-channel technology improves the system access speed; on the software, the whole system is divided into several modules, managing Flash storage device with efficiency. Second of all, a function layer and a Flash Transformation Layer are added to Flash storage syst