基于NAND闪存的自适应闪存映射层设计

通过根据顺序日记块和随机日记块数据组织特点分别采用不同的回收方法，从而优化了垃圾回收的性能。对于顺序日记块，将数据块与日记块内有效数据合并，用日记块替换数据块，从而减少回收过程中的有效数据复制。而对于随机日记通过选择无效数据最多的块进行回收，同时利用本文的多日记块机制，将有效数据存储到其他日记块。从而不需要合并数据块和日记块的数据，减少了小数据更新情况下的有效数据的复制和块擦写次数，优化了垃圾回收的性能。

2 试验结果与分析

在Linux系统中实现了本文的存储管理方法，同时利用Linux自带的闪存模拟器，模拟闪存存储器的功能，在该模拟器上对本文的闪存映射方法展开研究，并与NFTL和混合映射方法进行比较，NFTL是Linux系统实现的块映射方法。在实验中采用额外写操作次数和擦除操作次数来衡量闪存系统性能的标准，其中额外写操作次数由实验中闪存的实际写次数减去用户请求的写次数来获取，主要是由垃圾回收时有效数据的复制产生的。额外擦写操作次数是指闪存系统的块擦写次数，是由于日记块的消耗引起的。采用这两个指标能够直接反应垃圾回收的性能。首先研究了在进行文件和图像等存取操作下系统的性能。由于仅进行图像存取操作时，系统的大部分操作是顺序写。图6所示是三种方法的额外写操作次数和擦写操作次数对比情况。从图6中可以看出本文方法与NFTL方法接近，需要较少的有效数据复制和块擦写，而混合映射方法表现较差，尤其是有效数据的复制次数，明显多于其他两种方法。主要是由于本文方法与NFTL能够利用块映射方法来处理顺序写模式，在进行垃圾回收时，能够通过将数据块的有效数据复制到日记块中，用日记块替换数据块，而不需要分配新的数据块，减少有效数据复制和块擦写。而混合映射方法在进行垃圾回收时，需要分配新的数据块来合并旧数据块和日记块中的数据，导致系统进行大量的复制操作和擦写操作，降低垃圾回收的性能。

图7的实验结果是在进行图像存取操作的同时加入对局部数据进行随机访问来获取的。从结果可以看出，NFTL方法与混合映射方法的性能接近，都需要较多的额外写次数和块擦写次数。本文的方法由于采用写模式判别机制，能够将随机写从顺序写中分离出来，对顺序写采用块映射方法，对随机写采用混合映射方法进行存储管理，从而垃圾回收次数较少，优化系统性能。

3 结 语

在本文中给出一种闪存映射方法，通过对数据写模式进行区分，为不同的写模式提供不同粒度的地址映射方法进行存储管理，从而减少了垃圾回收过程有效数据复制和块擦写，提高了闪存存储系统的性能。在将来，还需要进一步研究访问属性的判别方法，减少判断错误的情况，进一步提升垃圾回收的性能。

来源：中电网