基于RAID5的閃存固態(tài)盤陣列關鍵技術研究.pdf

1、隨著數(shù)字設備的普及和網絡的飛速發(fā)展，當今世界已經成為數(shù)據(jù)的世界，數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)面臨著極大的挑戰(zhàn)。當前應用不僅需要更大的存儲容量，在延遲、帶寬、可靠性、能耗等方面也對存儲系統(tǒng)提出了更高的要求。傳統(tǒng)磁盤設備因其內部機械裝置的限制，已經成為大規(guī)模存儲系統(tǒng)的主要性能瓶頸。基于閃存的SSD（Solid State Drive）以其優(yōu)異的性能、非易失和低功耗等特點，已經在高端系統(tǒng)中得到廣泛的應用。但是，閃存存在壽命有限的缺陷，當閃存應用到大規(guī)模存儲系

2、統(tǒng)中時存在可靠性方面的問題。RAID（Redundant Arrays of Independent Disks）是一種傳統(tǒng)的提高存儲可靠性的方案。利用RAID技術構建大規(guī)模閃存陣列，既可以增大閃存存儲系統(tǒng)的容量，提高性能，又能保證可靠性。本文重點研究基于RAID5的SSD陣列，根據(jù)RAID的特性優(yōu)化了SSD的內部結構，并根據(jù)閃存的特性改進了RAID5的控制邏輯，通過兩者的結合延長RAID5陣列中SSD的壽命。文章的主要工作和創(chuàng)新點如下

3、：
　　首先，針對閃存壽命有限的問題，提出了一種能夠感知 RAID5校驗信息的PA-SSD（Parity Aware-SSD）結構，該結構在SSD內部合理布局RAID5產生的校驗信息，減少SSD內部產生的額外寫請求，從而延長SSD的壽命。另外，該結構在 SSD控制器內部提出了基于權重值的寫緩存替換策略，并優(yōu)化了FTL（Flash Translation Layer）的地址映射策略和損耗均衡策略。
　　其次，改進了RAID5控

4、制器的內部結構。針對程序中數(shù)據(jù)的局部性，在RAID5控制器內部增加寫緩存，減少寫入SSD的數(shù)據(jù)量；針對校驗信息更新頻繁的問題，設置數(shù)據(jù)緩存和部分校驗緩存，分別接收從寫緩存替換出的用戶數(shù)據(jù)和校驗信息，減少校驗信息更新時產生的I/O請求，延長SSD的壽命。
　　最后，實現(xiàn)了基于RAID5的SSD陣列模擬器，并基于該模擬器評估了本文提出的PA-SSD結構和改進的RAID5控制器。實驗結果表明，PA-SSD平均能夠使校驗信息的寫入量減少2