ارتجاعی تر و قوی تر کردن ذخیره مبتنی بر فلش با شیفت فلش
چکیده
فناوری ذخیره سازی مبتنی بر فلش به طور مداوم در حال کسب محبوبیت بیشتر و بیشتری در دهه های گذشته به دلیل شایستگی منحصر به فرد آن نسبت به روش های متداول دیسک است و کل ساختار ذخیره سازی را متحول ساخته است. اگرچه به خوبی شناخته شده است که ذخیره سازی فلش از نظر فیزیکی قابلیت اطمینان بیشتری نسبت به هارد درایوهای موجود در طول عمر محدود آن دارد، اما هیچ یک از آن ها مکانیزم های حفاظتی پیچیده و درون ساختی را در مقابل نواقص غیر فیزیکی همانند حملات ویروسی و خطاهای سهوی ارائه نمی کنند. یکی از مشخصات منحصر به فرد حافظه فلش، عدم بازنویسی ها است که می تواند منجر به باقی ماندن میزان زیادی از داده ها/ صفحات در حافظه فلش شود البته تا زمانی که پاک سازی توسط فرآیند جمع آوری زباله به کار گرفته شود. برای رفع این مشکل روش ShiftFlash را پیشنهاد می دهیم چرا که ذخیره سازی مبتنی بر حافطه فلش را با به کارگیری تغییر زمان برای دستیابی به استحکام و انعطاف پذیری ارائه می کند. با استفاده از مانیتورینگ و ثبت تغییرات جدول نگاشت (تبدیل) FTL، روش ShiftFlash وضعیت حافظه فلش را به حالت تبدیل شده به هر نقطه در زمان (PiT) تبدیل می کند. این روش در تجهیزات SSD پیاده سازی شده است و نیازمند حداقل پشتیبانی از لایه بالایی است. نتایج شبیه سازی محدوده ای از کارهای مختلف نشان می دهد که روش ShiftFlash تنها سربارهای حاشیه ای با توجه به معیارهای متعدد عملکرد معرفی می کند که در مقایسه با فلش اصلی بدون جابجایی بین 6 تا 11 درصد است. همچنین روش ShiftFlash عملکرد بهتری نسبت به روش های تغییر زمان از جهات مختلف دارد.
1. مقدمه
در طول چندین دهه گذشته، دستگاه های حالت جامد (SSD) مبتنی بر حافظه فلش به طور گسترده در دستگاه های سیار و لپت تاپ ها مورد استفاده قرار گرفته است [1,2] و حتی در مراکز داده در مقیاس بزرگ نیز به عنصری محبوب تبدیل شده است [3,4]. گفته شده است که فناوری فلش دارای توان بالقوه برای تغییر بنایدین ساختار فعالی دخیره سازی است. ساختار SSD موفقیت بسیاری از نظر ویژگی های انعطاف پذیر کسب کرده است که برخی از آن ها تاخیر پایین برا ی دسترسی قرائت تصادفی، مقاومت بالا به ضربه، اطمینان پذیری بالا و قابل قبول، مصرف توان پایین، غیر نوسان پذیری و اندازه کوچک است. این معیارهای برتری اساسا به دلیل عدم وجود اجزای متحرک مکانیکی حاصل شده است که نقش مهمی در تاخیر دسترسی بالا در درایوهای دیسک سخت (HDD) دارد. اما از طرف دیگر از برخی محدودیت های ذاتی تحمیل شده به دلیل ویژگی های فیزیکی اجزای تراشه رنج می برد که نمونه آن عملکرد نامناسب رایت تصادفی و طول عمر محدود است. بخش اعظمی از تحقیقات بر حذف این محدودیت ها به منظور کارایی بهتر SSD ها و بررسی استفاده ممکن از فضاهای SSD متمرکز شده است. به عنوان مثال، انواع مختلفی از ساختارهای داده و الگوریتم های FTL و پیاده سازی ها [5-13] پیشنهاد داده شده است و برای غلبه بر این محدودیت های مورد ارزیابی واقع شده اند. همچنین SSD ها برای ادغام با ساختارهای ذخیره سازی به عنوان یک لایه افزوده شده همانند لایه کش خواندن/ نوشتن [14-16] یا به عنوان یک جز از ساختار دخیره سازی ترکیبی [17-19] به کار گرفته شده اند.
abstract
Flash based storage technology has been steadily gaining more and more popularity during the past decades due to its unique merits over conventional disk counterparts and has been projected to revolutionize the entire storage hierarchy. Though it is well-known that flash storage is physically more reliable than hard disk drives within its limited lifespan, neither of them provide sophisticated built-in mechanisms guarding against non-physical failures, such as virus attacks and unintentional errors. One of the unique characteristics of flash is ‘‘no in-place overwrites’’, which would cause a large amount of superseded pages/data to remain in the flash until they are selected to be erased by a garbage collection process. Leveraging this idiosyncrasy, we propose ShiftFlash, which provides flash based storage with time-shifting functionality to make it more robust and resilient. By monitoring and recording the modifications of the FTL mapping table, ShiftFlash enables flash state to be reverted to any point-in-time (PiT) in the past. It is implemented within SSD devices and needs minimal support from the upper layer. The trace-driven simulation results of a range of different workloads show that ShiftFlash only introduces marginal overheads with respect to several principal performance metrics, somewhere between 6% and 11%, compared with the original non-shifting flash. ShiftFlash also outperforms other timeshifting schemes by a large extent in many respects.
1. Introduction
Over the past decades, Flash Memory based Solid-state Drives (SSDs) have been widely used in mobile devices and laptops [1,2] and are becoming more and more popular even in large-scale data centers [3,4]. It’s been said that flash technology has the potential to fundamentally change the current storage hierarchy. SSD has enjoyed its amazing success for its salient features which are commonly cited as extremely low random read access latency, high shock resistance, reasonable high reliability, low power consumption, non-volatility and small form size. Those superior merits mainly result from the absence of the mechanical moving components which dominate the high access latency of hard disk drives (HDDs). But, on the other hand, it also suffers from several inherent limitations imposed by the physical properties of its chip components, including notorious small random write performance, limited life cycles. The vast majority of existing research work was aiming at mitigating the limitations in order to make it work better and explore possible usage spaces of SSDs. For example, a variety of data layouts and FTL algorithms and implementations [5–13] have been proposed and judiciously evaluated to overcome those limitations. SSDs have also been deployed to be integrated into the storage hierarchy, either as an added tier like read/write cache layer [14–16] or as a component of hybrid storage architecture [17–19].
چکیده
1. مقدمه
2 پیش زمینه
2.1 پیش زمینه فلش و SSD
2.2 کارکرد توقف زمان
3 طراحی و اجرای شیفت فلش
3.1 تولید صفحات جایگزین
3.2 جزئیات شیفت فلش
3.3 پنجره حفاظت
3.4 تعدیل فرسوده سازی و فرآیند زباله روبی
4 روش ارزیابی و نتایج
4.1 راه اندازی آزمایشی
4.2 معیارهای عملکرد
4.3 تاثیرات تعدیل فرسوده سازی و زباله روبی
4.4 تشدید نوشتن
4.5 مقایسه بازیابی
5. بحث
6. کارهای مرتبط
7. نتیجه گیری
abstract
1. Introduction
2. Background
2.1. Flash and SSDs background
2.2. Time-shifting function
3. ShiftFlash design and implementation
3.1. The generation of superseded pages
3.2. ShiftFlash details
3.3. Protection window
3.4. Wear leveling and garbage collection process
4. Evaluation methodology and results
4.1. Experimental setup
4.2. Performance metrics
4.3. Wear leveling and garbage collection impacts
4.4. Write amplifications
4.5. Recovery comparison
5. Discussion
6. Related work
7. Conclusion
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه