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188宝金博页面版: 一种基于差分进化的Flash 文件系统垃圾回收算法

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内容提示: 一种基于差分进化的 Flash 文件系统垃圾回收算法时(中国科学技术大学计算机系,安徽合肥 230027)正,纪金松,陈香兰,龚育昌摘要:垃圾回收算法对于 Flash 文件系统具有十分重要的意义 . 本文针对已有垃圾回收算法在存储容量剩余较小时垃圾回收性能急剧下降进而影响写入速率的问题,采用最优化方法,提出并实现了一种基于差分进化的垃圾回收算法 . 该算法能够使得垃圾回收的代价均匀化,在保证性能和损耗均衡的前提下,减少擦除次数,延长 Flash 寿命. 实验结果验证了该算法的有效性 .关键词:差分进化算法; 垃圾回收; 损耗均衡; Flash 文件系统中图分类号:TP315文献标识码:A文章编号:03722112 (2011) 02028005A Garbage Collection Algorithm for Flash File System Based onDifferential EvolutionSHI Zheng, JI Jinsong, CHEN Xianglan, GONG Yuchang( Department of ...

文档格式:PDF | 页数:5 | 浏览次数:7 | 上传日期:2014-12-31 21:11:01 | 文档星级:
一种基于差分进化的 Flash 文件系统垃圾回收算法时(中国科学技术大学计算机系,安徽合肥 230027)正,纪金松,陈香兰,龚育昌摘要:垃圾回收算法对于 Flash 文件系统具有十分重要的意义 . 本文针对已有垃圾回收算法在存储容量剩余较小时垃圾回收性能急剧下降进而影响写入速率的问题,采用最优化方法,提出并实现了一种基于差分进化的垃圾回收算法 . 该算法能够使得垃圾回收的代价均匀化,在保证性能和损耗均衡的前提下,减少擦除次数,延长 Flash 寿命. 实验结果验证了该算法的有效性 .关键词:差分进化算法; 垃圾回收; 损耗均衡; Flash 文件系统中图分类号:TP315文献标识码:A文章编号:03722112 (2011) 02028005A Garbage Collection Algorithm for Flash File System Based onDifferential EvolutionSHI Zheng, JI Jinsong, CHEN Xianglan, GONG Yuchang( Department of Computer Science, University ofScience and Technology of China, Hefei, Anhui 230027, China)Abstract:Flash memory based storage systems are becoming increasingly prevalent. Garbage collection plays an importantrole in such systems. This paper analyzes popular file system overload, and points out the problems of existing GC algorithms: theperformance of Garbage Collection decreases dramatically under high capacity utilization, which has a great impact on write speed.Then the paper proposes a new flash memory garbage collection mechanism based on differential evolution algorithm (DEbGC),which considers the speed and wear leveling in garbage collection. The experimental results show that DEbGC could amortize theoverhead of garbage collection, decrease erase count and number of page copies while satisfying overall performance and wear leveling.Key words:differential evolution algorithm;garbage collection;wear leveling;flash file system1引言在嵌入式系统中, 由 于 Flash 的写操作必须在擦除操作之后进行, 而擦除单元(块) 的大小远大于写单元(块),所以面向 Flash 的各种更新算法都采取的是异地更新( outofplace update) 策略[1]; 更新之后原来的页面就变成了无效页面, 所以 基于 Flash 的存储系统都需要垃圾回收(Garbage Collection, GC) . 垃圾回收的过程一般是先选中 1 个(或多个)擦除块作为目 标块,把其中的有效页面拷贝 到其他块上的空闲空间, 再擦除这些目 标块,使目 标块还原为空闲块 . 目 标块中有效页面数越多,无效页面越少,垃圾回收的时间越长 . 同时因为 Flash 存在擦除次数限制,垃圾回收算法还需要考虑损耗均衡,即保持各个擦除块的均匀使用,使得块之间的擦除次数差距尽可能的小 .GC 问题已 被证明 是个 NP完全问 题[2], 已 经有若干 Flash 文件系统的研究工作围绕 GC 展开 . NAMU[3]根据不同触发时机采用不同的垃圾回收策略:在写请求导致的垃圾回收中,采取贪心 策略;在空闲时刻的垃圾回收中则采用记录策略 . Lee[4]等则提出 了一种以”迁移”代替”合并”的思想,在一定程度上减少了垃圾回收的代价, 提高了整体性能 . Bennett[5]等通过调度损耗均衡和垃圾回收等操作,降低了写操作的延迟, 提高了系统性能 . Seungjae 等[6]指出 GC 开销与擦除块存储内 容一致性具有非常大的关系 . DAC[7]将冷热数据分开存放, 并在 GC 的时候综合考虑数据冷热属性和有效页面个数,提高了 GC 效率 . Peng 等[8]采用类似思想, 为生存周 期不同的数据分配不同的擦除块集合, 提高了 GC 效率,并通过轮换使用不同的擦除块集合达到损耗均衡 . 这些工作在 进 行 GC 优 化 时, 或者 考虑 数据的 分配策 略,收稿日 期:20091021;修回日 期:20100127第 2 期2011 年 2 月电子学报ACTA ELECTRONICA SINICAVol.39Feb.No.22011

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