A low-cost wear-leveling algorithm for block-mappingsolid-state disks

[] Li-Pin Chang,Li-Chun Huang.A low-cost wear-leveling algorithm for block-mapping solid-state disks.ACM SIGPLAN Notices,2011,Vol.46(5):31~40

[1] LI-PIN CHANG,CHUN-DA DU. Design and implementation of an efficient wear-leveling algorithm for solid-state-disk microcontrollers. ACM Transactions on Design Automation of Electronic Systems.2010, Vol.15(1):1~36.

[2] D. Jung, Y.-H. Chae, H. Jo, J.-S. Kim, and J. Lee. A group-based wearleveling algorithm for large-capacity flash memory storage systems.In CASES ’07: Proceedings of the 2007 international conference on Compilers, architecture, and synthesis for embedded systems, pages 160–164. ACM, 2007.

 

摘要

 

1.介紹

　　固態硬盤是以flash爲存儲介質的存儲設備，因爲物理特性的緣由，SSD與HDD進行讀取的方式是不一樣的。SSD經過隱藏flash的特性來模擬HDD的方式以便於操做系統無需改變軟件或硬件來把一個SSD設備當作HDD來識別。固態硬盤是優於傳統的硬盤驅動器的，不管是耐衝擊性、節能、隨機訪問性能、散熱,這些都吸引供應商使用其做爲存儲設備普遍應用於筆記本電腦、智能手機和便攜式媒體播放器等。

　　flash是一種必須在寫以前擦除的存儲介質。每一個閃存單元只能承受有限次的擦寫次數，大約在100k次左右，頻繁地擦寫操做可能致使某些閃存顆粒比其他的閃存顆粒提早退休。特別是如今，隨着MLC和TLC的出現，單個閃存單元能夠保存二個或更多的電位，這下降的單位容量的成本，可是相比SLC來講，他們的壽命倒是大打折扣。

　　有數據訪問的地方就不可避免磨損的存在，一部分閃存顆粒的提早不能使用不只致使設備容量的下降，同時也會加重剩餘閃存顆粒的磨損程度。因此SSD須要磨損均衡的管理來保持SSD內全部閃存顆粒的總體擦除次數的平均，可是磨損管理不是沒有代價的，它會作一些額外的數據移動來保證磨損均衡的實現，這些額外的數據移動有利於總體的平衡。

　　磨損均衡操做包括數據移動的時機和數據移動的位置，這些操做監視整個flash的磨損狀況以及在磨損不均衡的時候進行一些操做來保持平衡。

　　在資源緊張的狀況下，挑戰有三個：一是監視整個flash的磨損，須要至關多的時間和空間資源；二是算法優化須要根據flash的訪問模式和在線人員的訪問來決定；三是高複雜阻礙使用先進的WL算法

　　通常的SSD主控沒有足夠的RAM空間來存放SSD盤內flash全部的磨損信息，chang等人提出只將部分信息保存在RAM中，然而週期性的RAM和flash之間磨損信息的交互會致使額外的寫操做[1]；june提出了一種基於大範圍的平均擦寫次數的low-resolution磨損信息方法，可是這種方法在磨損差別比較大的時候沒法很好地工做[2]；