浅谈MEMS存储设备的管理技术

1、浅谈MEMS存储装备的办理技能摘要：es存储装备相对付磁盘，在性能、可靠性和功耗等方面都具有上风。本文重要阐发了es存储装备的物理布局对0s办理的影响，重要从哀求调理算法、数据布局、装备阻碍办理举行了探究和研究。关键词：es；s办理；调理算法一弁言es(ireletrehanialsyste，微机电体系)存储器是一种新型存储器件，具有高密度、低功耗、非易失、多探针并行拜候等特点，相对付传统磁盘具有显着上风。可以弥补ra和磁盘之间的性能差距，可在盘算机体系中负担多种脚色，为新型高性能海量存储体系布局研究带来新思绪和新要领。二es存储装备的哀求调理算法(一)磁盘的哀求调理算法第一种是最简朴的、性能

2、最差的先来先办事(ffs)：第二种算法是循环查寻(lklbn)。这种算法是根据lbn升序的方法举行办事，也就是说当全部哀求的lbn都落伍于当前哀求的lbn话，就从涉及到最小lbn的哀求开始办事：第三种是最短寻址时间优先(sstfbn)，重要头脑是选择具有最小寻址耽误的哀求，但是在现实应用中却很少利用。由于很少有主机操纵体系具有效盘算现实寻址间隔大概猜测寻址时问的信息，思量到磁盘lbn到物理位置的映射的干系，大部门的sstf算法利用的是比来拜候的lbn和目的lbn之间的间隔作为拜候时间的近似，这种简化对磁盘是有效的：第四种是最短定位时间优先算法(sptf)，选择具有最小定位耽误的哀求，对磁盘来说

3、，sptf算法与别的算法明显的差异在于它必要思量寻道时间和旋转耽误。将四种调理算法应用到atalalk上，统计随机负载在差异的哀求到达频率下atlasl0k的相应时间。ffs的性能是四种调理算法中性能最差的，同时，ffs的性能随着负载哀求的增长性能最快到达饱和。sstfeslbn的性能比lklbn要好，sptf的性能最好，并且sptf性能到达饱和的速率最慢。前三种调理算法(ffslklbn和sstfeslbn)可以利用主机的软件体系简朴有效的实现。思量到磁盘lbn到物理位置的映射干系，实现这三种调理算法不必要详细的装备信息，只必要根据哀求的lbn号来选摘要办事的哀求。sptf算法通常是在磁盘驱

4、动器的固件中实现，sptf算法必要磁盘状态的正确信息、lbn到物理位置的映射信息、寻址时间和旋转耽误的正确猜测信息等。(二)es存储设各哀求调理算法为了便利的将es存储装备应用到盘算机体系中，es存储装备利用与磁盘雷同的接口。为了证实现有的磁盘哀求调理算法同样实用于es存储装备，将上节中四种磁盘的哀求调理算法应用到es存储装备上。多数的哀求调理算法，如sstflbn和lklbn，只必要知道lbn的信息，将lbn之间的间隔作为定位时间的预计。sptf算法涉及到寻址时间和旋转耽误。而es存储装备只存在x轴和y轴标的目的的寻址，没有旋转耽误。与磁盘雷同的是，寻址时间是一维的，靠近一个线性的lbn空间

5、。与磁盘差异的是，es存储装备在两个标的目的的寻址是并行完成的，选择较大的作为现实的寻址时间。由于x轴标的目的存在稳按时间，x轴标的目的的寻址时间总是比y轴大。假设y轴的寻址时间比力大，sptf的性能仅比sstf略有上风。利用disksi。将磁盘的调理算法应用到es存储装备上，统计差异的哀求到达频率的随机负载下的均匀相应时间。四种调理算法在es存储装备上具有和磁盘雷同的性能：ffs性能最差，sptf性能最好。但是，ffs和基于lbn的算法之问的差距比磁盘校由于在es存储装备寻址时间在整个办事时间中占很大比例。lklbn和sstflbn性能差距要比磁盘校三数据布局计谋(一)小粒度非挨次拜候es存

6、储装备数据拜候具有与磁盘雷同的特性，短间隔寻址比长间隔寻址要快。与磁盘差异的是，由于弹簧的复兴力的存在，使得差异位置上触动器作用力的影响差异。弹簧作用力对每个tip的拜候地区差异位置的影响。弹簧的作用力随着sled位移的增长而增大，对付短间隔来说定位时间反而较长。因此，在思量查寻小粒度、常用的数据项的时间，除了思量寻址间隔，还要思量sled距中央位置的间隔。(二)大粒度挨次拜候es存储装备和磁盘的传播输速率相似：atals10k的传播输速率是17，3-25，2bs，es存储装备的传播输速率为75，9bs。es存储装备的定位时间比磁盘低一个数目级，对es存储装备来说，定位时间对付大批量数据传输影

7、响很校比方：一个256kb的读哀求在x轴差异位置上的办事时间，在1250个柱面的差异哀求之间的办事时间仅差10。同时淘汰了大粒度、挨次传送的数据对局部性的需求。但是，对磁盘来说，寻址间隔是影响寻址时间的紧张因素。同样，对一个256kb巨细的哀求，长间隔寻址时间可以使整个办事时间增长1倍。(三)双向数据布局为充实利用es存储装备的拜候特性，引入了一种双向布局计谋。小数据存放在最中央的小地区中，大的、挨次的流数据存放在外围的小地区中。这种计谋可以接纳5x5的网格方法实现。在假设各个哀求内部不存在相干性的条件下，比力双向布局、“rganpipe布局和一种优化的磁盘布局的性能。在“rganpipe布局

8、计谋中，最常常拜候的文件存放在磁盘最中央的磁道上，利用频率稍差的文件存放在中央磁道的两侧，最不常常利用的文件存放在靠近最内部和最外部磁道上。这种布局计谋对磁盘是优化的，缺点是必要根据文件的利用频率按期的挪动文件，还必要维护文件的一些状态来记载文件的利用频率。四es存储装备阻碍办理(一)内部阻碍磁盘常见的阻碍有两种：可规复阻碍和不成规复阻碍。es存储装备也会出现雷同的阻碍。但是，es存储装备可以接纳多个探针来补充组件阻碍，包罗大概会导致装备不成用的阻碍。对es存储装备来说，有效的纠错码可以通过漫衍在多个探针上的数据盘算得到。在g2模子中，每个512字节的数据块和e码漫衍在64个探针之问。e码包罗

9、一个垂直部门和一个程度部门。e码程度部门可以从阻碍的扇区得到规复，而垂直部门指出哪些扇区可以作为阻碍扇区对待，同时将大的错误转化为扇区擦除操纵。这个简朴的机制说明大部门的内部阻碍是可以规复的。像磁盘一样，es存储装备也保存了一些的备用空间(sparespae)，用来存储由于探针和介质阻碍而无法保存在默认位置的数据。es存储装备的多个探针可以在一个磁道上并行拜候数据，可以制止由于阻碍必要重新映射带来的性能和猜测开销。并且，通过在每个磁道设置一个大概多个备用探针(sparetips)，不成读取的数据被重新映射到空闲探针雷同的扇区。(二)装备阻碍es存储装备也很轻易受到不成规复的阻碍影响：外部机器大

10、概静电强盛的作用力可以或许破坏触动器的集电刷大概折断弹簧，粉碎介质外貌，破坏装备的电子装置大概粉碎数据通道。假设出现这些阻碍，可以接纳与磁盘一样的方法来处置惩罚。比方，接纳装备内部的冗余和周期性的备份来处置惩罚装备阻碍。es存储装备的机器特性在一些容错机制中更得当处置惩罚读一更新一写(read-dify-rite)操纵。一样平常的磁盘必要转完备的一圈才气到达雷同的扇区，而es存储装备可以快速的反转标的目的，大大淘汰了读一更新一写的耽误。(三)阻碍规复同磁盘一样，文件体系和数据库体系必要维护存储在es存储装备上工具内部的同等性。固然接纳同步写操纵对性能具有必然影响，但是，es存储装备的低办事时间可以淘汰这