【摘 要】
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闪存设备具有高性能、低功耗、大容量、抗冲击等优势,有逐渐成为主流存储设备的趋势。对文件进行频繁的写、删除、截断等操作,会导致数据块在文件系统和闪存设备离散分布,造成严重的碎片化问题。传统碎片整理工具对数据进行拷贝,有效消除存储系统中的碎片化,提升系统的读写性能,但是会引入较大的数据迁移,导致严重的写放大问题,影响前台应用的读写性能和降低闪存设备寿命。针对闪存设备和文件系统的碎片化问题,提出了一种基
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闪存设备具有高性能、低功耗、大容量、抗冲击等优势,有逐渐成为主流存储设备的趋势。对文件进行频繁的写、删除、截断等操作,会导致数据块在文件系统和闪存设备离散分布,造成严重的碎片化问题。传统碎片整理工具对数据进行拷贝,有效消除存储系统中的碎片化,提升系统的读写性能,但是会引入较大的数据迁移,导致严重的写放大问题,影响前台应用的读写性能和降低闪存设备寿命。针对闪存设备和文件系统的碎片化问题,提出了一种基于分区命名空间固态硬盘的碎片管理策略优化方法。该方法根据文件在文件系统层分散的碎片大小和数量,对逻辑碎片进行量化,根据数据在物理设备内部的分散程度和分布的闪存芯片数量,对物理碎片进行量化,能准确计算碎片对系统性能影响的程度,为碎片整理对象选择提供数据基础,避免无效的数据迁移。在碎片整理过程中,提出扩展分区命名空间接口的命令集,设计数据迁移命令,将数据迁移的任务卸载到设备端执行,缩短数据拷贝的读写路径,降低碎片整理过程对前台应用的读写影响。在模拟仿真平台上,利用多种合成负载和模拟负载进行了测试。实验结果表明,在保证碎片整理效果的同时,能有效降低数据的迁移量,减少对系统性能和闪存寿命的影响。与FragPicker方案相比,对系统读带宽的提升效果基本一致,降低数据迁移量22.4%～36%,提高闪存芯片并行度约3.2～9.1倍,并且缩短碎片整理过程耗时77.5%左右,对前台应用的读写影响较小。
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