利用页面重构与数据温度识别的闪存缓存算法

摘要

基于闪存的固态盘(SSD)具有比磁盘更加优越的性能,并且在桌面系统中逐渐替代磁盘.但是,尽管在SSD中嵌入了DRAM作为缓存,闪存在不断写入的过程中也可能产生不稳定的写性能,主要是因为逻辑页写入时会频繁引发非覆盖写和垃圾回收操作.针对此问题,提出了一种叫作PRLRU的新型闪存缓存管理方法,通过页面重构机制以及数据温度识别机制来管理缓存区.页面重构机制把即将回写的有效数据未满一个整页大小的页与多个其他有效数据不足一个页大小的页进行数据重组后再回写至闪存,通过尽可能减少非覆盖写操作来达到减少实际写操作的目的.数据温度识别机制通过对缓存页进行温度等级标记,按预定优先级顺序回写缓存页.对真实负载进行测试,实验结果表明,PRLRU能够有效提高SSD性能并延长SSD使用寿命,与LRU、BPLRU和2QW-Clock三种算法相比,写性能平均分别提高了34.5％、22.8％和28.8％,读性能平均分别提高了12.5％、10.6％和8.3％,垃圾回收数量平均分别降低了10.5％、8.7％和6.3％.