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现有的固态硬盘SSD（Solid State Disk）总体设计多种多样，关键技术和算法的选择也各有不同。目前主流的设计工作存在两方面的不足：某些SSD的设计过度依赖基础芯片的能力而对FTL（Flash Translation layer）算法设计考虑不足，导致SSD在不同数据存储要求下的读写性能显著降低；某些SSD的设计欠缺完善的数据可靠性机制，导致SSD不能很好地适应企业级的数据存储要求。本文从需求分析着手，首先分析并完整地确定了SSD的总体设计和系统设计；在此基础上，提出HUP-LRU和PPC RAID-5两个算法、同时配套选取了GC（Garbage Collection）和WL（Wear Leveling）算法完成本文核心算法的构建；接着给出了两类测试结果，一类是基于业界通用的DiskSim仿真测试环境和数据源的算法仿真评估测试结果，另一类是基于商用测试平台Benchmark的原型机测试结果；最后，讨论了进一步完善SSD设计的思路。本文主要工作包括：1）考虑到Flash本身的访问特点，从高性能高可靠性的总体要求出发，以SSD控制器设计为核心，将SSD设计归纳为3个总体目标，并据此完成本文的SSD总体设计和系统设计。2）针对传统的FTL（Flash Translation Layer）层的页映射算法在抑制频繁更新数据的写入次数方面考虑不足，本文提出了一种新的改进写缓冲区内写请求排队机制的算法HUP-LRU；该算法以统计缓冲区内数据的历史访问特征为基础，分析访问的频度与“近度”，最终保证写放大最小、访问热度最低的数据块被选出，从而保证了磨损最少化和最高的写入有效性，既保证了耐用性又提高了IOPS性能。3）传统的RAID-5（Redundant Arrays of Inexpensive Disks5）机制提供了较高的数据可靠性，但是没有考虑到Flash芯片的擦除次数受限的特点，针对这个不足，本文提出了一种新的RR（RAID Recovery）算法，借助在双倍速率同步动态随机存储器DDR（Double Data Rate SDRAM）中设置PPC（Partial Parity Cache）表，显著减少了RAID机制对介质的擦写，在保证RAID并发访问效率的同时提高耐用性，保证SSD能够替代HDD应用于企业海量数据存储。4）完成了算法的实验室仿真测试和性能评估，完成了原型机的商用验证测试。最后，本文对SSD设计工作的进一步完善提出了建议。