×

固态驱动系统中垃圾收集算法的随机建模和优化。 (英语) Zbl 1323.60096号

摘要:马尔可夫链和平均场分析是强大的工具,广泛用于大型计算机和通信系统的性能分析。在本文中,我们考虑了马尔可夫模型和平均场分析在固态驱动器(SSD)中的应用。SSD由于其高I/O性能和低能耗,现已广泛部署在手机、台式机和数据中心中。特别是,我们重点描述SSD中垃圾收集(GC)算法的性能耐久性权衡。具体来说,我们首先开发了一个随机马尔可夫链模型来捕获大规模SSD的I/O动态,然后采用平均场分析来导出渐近稳态,在此基础上,我们可以轻松分析一大类GC算法的性能耐久性权衡。我们进一步证明了模型的收敛性,并将模型推广到所有类型的工作负载。受此模型的启发,我们还提出了一种随机贪婪算法(RGA),该算法具有一个可调参数,用于在性能和耐久性之间进行权衡。使用带有SSD插件的DiskSim上的跟踪驱动模拟,我们演示了如何参数化RGA以实现性能耐久性权衡。

MSC公司:

60J20型 马尔可夫链和离散时间马尔可夫过程在一般状态空间(社会流动、学习理论、工业过程等)上的应用
60J10型 马尔可夫链(离散状态空间上的离散时间马尔可夫过程)
60公里30 排队理论的应用(拥塞、分配、存储、流量等)
68平方米 计算机系统环境下的性能评估、排队和调度
68瓦20 随机算法
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Agrawal,N.、Prabhakaran,V.、Wobber,T.、Davis,J.D.、Manasse,M.、Panigrahy,R.:SSD性能的设计权衡。致:USENIX ATC会议记录(2008)NULL
[2] Assar,M.,Nemazie,S.,Estakhri,P.:闪存存储体系结构结合损耗均衡技术。美国专利5479638(1995)
[3] Ban,A.:闪存中静态区域的磨损平衡。美国专利6732221(2004)
[4] Ben-Aroya,A.,Toledo,S.:闪记忆算法的竞争分析。摘自:欧洲年度研讨会论文集(2006)·Zbl 1131.68597号
[5] Benaïm,m.,Boudec,J.Y.L.:计算机和通信系统的一类平均场相互作用模型。执行。评估。65(11), 823-838 (2008) ·doi:10.1016/j.peva.2008.03.005
[6] Birrell,A.,Isard,M.,Thacker,C.,Wobber,T.:高性能闪存设计。ACM SIGOPS操作。系统。版本41(2),88-93(2007)·数字对象标识代码:10.1145/1243418.1243429
[7] 布鲁斯·R.H.、布鲁斯·R-H.、科恩·E.T.、克里斯蒂·A.J.:具有双写计数器的统一re-map和cache-index表,用于非volitile flash Ram大容量存储的磨损级别。美国专利6000006(1999)
[8] Bucy,J.S.、Schindler,J.、Schlosser,S.W.、Ganger,G.R.:DiskSim模拟环境版本4.0参考手册。卡内基梅隆大学技术代表CMUPDL-08-101(2008)
[9] Bux,W.,Iliadis,I.:基于闪存的固态驱动器中贪婪垃圾收集的性能。执行。评估。67(11), 1172-1186 (2010) ·doi:10.1016/j.peva.2010.07.003
[10] Chang,L.P.,Du,C.D.:固态磁盘微控制器的高效磨损等级算法的设计与实现。ACM事务处理。设计。自动。电子。系统。15(1), 6:1-6:36 (2009) ·数字对象标识代码:10.1145/1640457.1640463
[11] Chang,L.P.,Huang,L.C.:块映射固态磁盘的低成本磨损级别算法。附:SIGPLAN/SIGBED LCTES会议记录(2011年)
[12] Chang,Y.H.,Hsieh,J.W.,Kuo,T.W.:通过主动移动静态数据改善闪存磨损级别。IEEE交易。计算。59, 53-65 (2010) ·doi:10.1109/TC.2009.134
[13] Chen,F.,Koufaty,D.A.,Zhang,X.:理解基于闪存的固态驱动器的内在特性和系统含义。In:ACM SIGMETRICS会议记录(2009)
[14] Chiang,M.L.,Chang,R.C.:使用闪存的移动计算机的清洁政策。J.系统。柔和。48(3), 213-231 (1999) ·doi:10.1016/S0164-1212(99)00059-X
[15] Chiang,M.L.,Lee,P.C.H.,Chang,R.C.:使用数据聚类提高闪存的清洗性能。柔和。实践。实验29(3),267-290(1999)·doi:10.1002/(SICI)1097-024X(199903)29:3<267::AID-SPE233>3.0.CO;2-T型
[16] Chung,T.S.,Park,D.J.,ParkS.,Lee,D.H.,LeeS.W.,Song,H.J.:闪存系统软件:一项调查。In:嵌入式和普适计算国际会议记录(2006)
[17] Chung,T.S.,Park,D.J.,Park,S.,Lee,D.H.,Lee,S.W.,Song,H.J.:flash翻译层调查。J.系统。架构(architecture)。55(5-6), 332-343 (2009) ·doi:10.1016/j.sysarc.2009.03.005
[18] Desnoyers,P.:SSD写入性能的分析建模。摘自:《SYSTOR学报》(2012年)
[19] Enderle,R.:一月革命:EMC将闪存驱动器引入数据中心。http://www.itbusinessedge.com/blogs/rob/?p=184 (2008). 2014年3月29日访问
[20] Estakhri,P.,Assar,M.,Reid,R.,Alan,Iman,B.:在半导体非通用大容量存储存储器中使用自动磨损均衡控制系统数据的方法和架构。美国专利5835935(1998)
[21] Floyer,D.:快速定价趋势扰乱了存储。http://wikibon.org/wiki/v/Flash_Pricing_Trends_Disrupt_Storage (2010). 2014年3月29日访问
[22] Gal,E.,Toledo,S.:闪存的算法和数据结构。ACM计算。Surv公司。37(2), 138-163 (2005) ·doi:10.1145/1089733.1089735
[23] Grupp,L.M.,Davis,J.D.,Swanson,S.:NAND闪存的黯淡未来。致:USENIX FAST会议记录(2012)
[24] Gupta,A.,Kim,Y.,Urgaonkar,B.:DFTL:一个使用基于需求的页面级地址映射选择性缓存的闪存翻译层。In:ACM ASPLOS会议记录(2009)
[25] Gupta,A.,Pisolkar,R.,Urgaonkar,B.,Sivasubramaniam,A.:利用价值局部性优化NAND闪存型SSD。致:USENIX FAST(2011)会议记录
[26] Han,S.W.:闪存磨损平衡系统和方法。美国专利6016275(2000)
[27] Hess,K.:2011:SSD年?http://www.datacenterknowledge.com/archives/2011/02/17/2011-year-of-the-ssd/ (2011). 2014年3月29日访问
[28] Hu,X.Y.,Eleftheriou,E.,Haas,R.,Iliadis,I.,Pletka,R.:闪速固态驱动器中的写入放大分析。摘自:《SYSTOR学报》(2009年)
[29] Jain,R.,Chiu,D.M.,Hawe,W.:共享计算机系统中资源分配公平性和歧视性的定量度量。DEC(1984)技术报告
[30] Jung,D.,Chae,Y.H.,Jo,H.,Kim,J.S.,Lee,J.:一种用于大容量闪存存储系统的基于组的损耗均衡算法。摘自:《嵌入式系统编译器、体系结构和综合国际会议论文集》(2007年)
[31] Jung,M.和Kandimer,M.:重温广泛持有的SSD期望并重新思考系统级含义。摘自:ACM SIGMETRICS/计算机系统测量和建模国际会议记录,SIGMETRACS’13,第203-216页。ACM(2013)
[32] 川口,A.,西冈,S.,Motoda,H.:基于闪存的文件系统。附:USENIX技术会议记录(1995)
[33] Kim,Y.、Gupta,A.、Urgaonkar,B.、Berman,P.、Sivasubramaniam,A.:混合存储:一种结合固态硬盘和硬盘的经济高效的高性能存储系统。摘自:IEEE MASCOTS会议记录(2011)
[34] Lee,S.W.、Park,D.J.、Chung,T.S.、Lee,D.H.、Park、S.、Song,H.J.:使用完全关联扇区转换的基于日志缓冲区的闪存转换层。ACM事务处理。嵌入。计算。系统。6(3), 18 (2007) ·doi:10.1145/1275986.1275990
[35] Li,Y.,Lee,P.P.C.,Lui,J.C.S.:固态驱动器RAID可靠性的随机分析。摘自:第32届IEEE可靠分布式系统国际研讨会论文集(2013年)
[36] Li,Y.,Lee,P.P.C.,Lui,J.C.S.:大型固态存储系统的随机建模:分析、设计权衡和优化。摘自:ACM SIGMETRICS会议记录/计算机系统测量和建模国际会议,SIGMETRACS’13,第179-190页。ACM(2013)
[37] Lofgren,K.M.J.,Norman,R.D.,Thelin,G.B.,Gupta,A.:闪存EEPROM系统的磨损均衡技术。美国专利6850443(2005)
[38] Matthews,J.、Trika,S.、Hensgen,D.、Coulson,R.、Grimsrud,K.:Intel \[^{\rm R}\]R turbo内存:主流计算机系统存储层次中的非易失性磁盘缓存。ACM事务处理。存储4(2),1-24(2008)·doi:10.145/1367829.1367830
[39] Micron技术:NAND闪存中的块管理错误。技术说明,TN-29-59(2011)
[40] 美光科技。http://www.micron.com/products/nand-flash。2014年3月29日访问
[41] Mitzenmacher,M.:负载平衡和依赖密度的跳跃马尔可夫过程。摘自:IEEE FOCS会议记录(1996)
[42] Murugan,M.,Du,D.:Rejuvenator:一种用于NAND闪存的静态磨损均衡算法,开销最小。摘自:IEEE MSST会议录(2011)
[43] Park,C.、Cheon,W.、Kang,J.、Roh,K.、Cho,W.和Kim,J.S.:基于nand闪存的应用程序的可重构ftl(闪存翻译层)架构。ACM事务处理。嵌入。计算。系统。7(4), 38:1-38:23 (2008) ·数字对象标识代码:10.1145/1376804.1376806
[44] Park,S.、Kim,Y.、Urgaonkar,B.、Lee,J.、Seo,E.:基于闪存的固态硬盘的能效和性能的综合研究。J.系统。架构(architecture)。57(4), 354-365 (2011) ·doi:10.1016/j.sysarc.2011.01.005
[45] Polte,M.、Simsa,J.、Gibson,G.:实现企业固态磁盘性能。在:关于将固态存储器集成到存储层次结构的第一次研讨会(2009年)
[46] Qin,Z.,Wang,Y.,Liu,D.,Shao,Z.:大型NAND闪存系统中基于需求的块级地址映射。In:IEEE/ACM/IFIP CODES+ISSS会议记录(2010)·Zbl 1360.68404号
[47] 存储性能委员会:http://traces.cs.umass.edu/index.php/Storage/Storage (2002). 2014年3月29日访问
[48] Van Houdt,B.:基于闪存的固态驱动器中一类垃圾收集算法的平均场模型。In:ACM SIGMETRICS会议记录(2013)·Zbl 1321.60198号
[49] Verma,A.,Koller,R.,Useche,L.,Rangaswami,R.:SRCMap:使用动态固结的能量比例存储。摘自:USENIX FAST(2010)会议记录。http://sylab.cs.fiu.edu/projects/srcmap/start。2014年3月29日访问
[50] Wells,S.E.:闪存EEPROM存储器中的磨损均衡方法。美国专利5341339(1994)
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。