全程优化的固态硬盘垃圾回收方法

来源：计算机应用杂志2017年第5期北京时间：

作者：方才华, 刘景宁, 童薇, 高阳, 雷霞, 蒋瑜

单位：1. 武汉光电国家实验室(华中科技大学), 武汉 430074;2. 信息存储系统教育部重点实验室(华中科技大学), 武汉 430074

摘要：由于NAND闪存的固有限制，写前擦除和擦除粒度较大，基于NAND Flash的固态硬盘（SSD）需要执行垃圾回收以重用失效页。然而垃圾回收带来的高开销会显著降低SSD的性能，也会直接影响SSD的寿命。特别是对于频繁使用的有数据碎片的SSD，垃圾回收带来的性能下降问题将更为严重，现有的垃圾回收（GC）算法各自侧重垃圾回收操作的某个步骤，并没有给出全面考虑各步骤对整体影响的综合方案。针对该问题，在详细剖析垃圾回收过程的基础上，提出了一种全程优化的垃圾回收方法WPO-GC，在数据初始放置、垃圾回收目标块的选择、有效数据的迁移、触发回收的时间点以及中断处理方式上，尽可能全面地考虑各步骤对SSD正常读写请求和寿命的影响。通过开源模拟器SSDsim上的WPO-GC的有效性验证表明，同典型GC算法相比，WPO-GC可以减少SSD读请求延迟20%~40%和写请求延迟17%~40%，均衡磨损近30%。

关键词：闪存,固态盘,垃圾回收,磨损均衡,使用寿命

基金资助：国家863计划项目（2015AA016701，2015AA015301）；国家自然科学基金资助项目（61303046，61402189，61472153）。