دستگاه زباله کش در مقاله زباله کش سیستم های ذخیره سازی مبتنی بر فلش عملکرد، استحکام و قابلیت اطمینان بالایی را برای برنامه های کاربردی تعبیه شده ارائه می دهند. با این حال ماهیت فیزیکی فلش مموری به این معنی است که محدودیت هایی برای استفاده از آن در برنامه های کاربردی با قابلیت اطمینان بالا وجود دارد. در کار قبلی، معماری‌های RAID و سخت‌افزار کنترل‌کننده مرتبط را توسعه داده‌ایم که قابلیت اطمینان و طول عمر این سیستم‌های ذخیره‌سازی را افزایش می‌دهد.
فهرست سر تیتر های مقاله و مطالب احمدی خیبر
با این حال، دستگاه زباله فلش مموری به جمع‌آوری منظم زباله نیاز دارد.
با هماهنگی پویا جمع آوری زباله در هر دستگاه موجود در آرایه،
زباله کش اگرچه این فناوری هاتراکم حافظه فلش راافزایش می دهند،
این مشکل را با استفاده از معماری RAID حل می کنند:
دستگاه برای غلبه بر این مشکل، فلش به‌روزرسانی‌های خارج:
زباله کش در یک مکانیسم پیشگیرانه ارائه شده است:
زباله کش ما کارایی زمان واقعی، زمان‌های دسترسی قطعی:
به عنوان مثال، عملیات نوشتن و به‌روزرسانی تصادفی کوچک،
جمع آوری زباله پویا و دستگاه زباله
هدف از محاسبه آستانه های اولویت پایین این است که تعیین کنیم
ما شبیه ساز [12] را با الزامات بخش 3 گسترش می دهیم:
فهرست تصاویر
با این حال، دستگاه زباله کش فلش مموری به جمع‌آوری منظم زباله نیاز دارد.
و این دو موضوع را در زمینه قابلیت اطمینان بالا ارائه می‌کند. اولین مسئله مربوط به زمان پاسخ است، زیرا زمانی که یک زباله جمع کن فعال است، فلش مموری نمی تواند توسط لایه برنامه استفاده شود. این عدم قطعیت از نظر پاسخ در سیستم‌های با قابلیت اطمینان بالا که به تضمین‌های بلادرنگ نیاز دارند مشکل‌ساز است.
موضوع دوم به طول عمر تراشه های فلش مربوط می شود. اگر در حین جمع‌آوری زباله به جمع‌آورنده زباله اجازه داده شود که عملیات پاک کردن را آزاد کند، این امر بر مدیریت طول عمر هر SSD در آرایه تأثیر می‌گذارد. در این مقاله ما یک روش جمع‌آوری زباله پیشرفته، پویا و بلادرنگ برای SSD RAID ارائه می‌کنیم که مدیریت توزیع سنی دقیق را نادیده نمی‌گیرد، در حالی که زمان‌های پاسخ قطعی را برای دسترسی ارائه می‌دهد. دستگاه زباله 1 را دقت نمایید. همچنین می توانید مقاله خاور زباله کش را مطالعه نمایید.
| عنوان | دستگاه زباله کش |
| نویسنده | سهرابی |
| دپارتمان | اوج شید |
| تعداد کلمات | 2012 |
| زمان مطالعه | 20 دقیقه |
با هماهنگی پویا جمع آوری زباله در هر دستگاه موجود در آرایه،
کارایی بلادرنگ بیشتر بهبود می یابد. نتایج شبیه‌سازی ما نشان می‌دهد که تکنیک جمع‌آوری زباله پویا، توزیع سن را در سطحی حفظ می‌کند که بر قابلیت اطمینان دستگاه‌های فردی تأثیر نمی‌گذارد. این شواهدی است که از ردیابی های مصنوعی و واقعی مختلف استفاده می کند که توسط بارهای ورودی/خروجی تصادفی غالب است. مقدمه
دستگاه زباله کش فلش مموری به‌عنوان یک رسانه ذخیره‌سازی اولیه برای سیستم‌های تعبیه‌شده به دلیل تعدادی ویژگی از جمله عملکرد بالا، مصرف انرژی کم، مقاومت در برابر ضربه و اندازه فیزیکی کوچک استفاده می‌شود. قیمت فلش مموری همچنان کاهش می‌یابد در حالی که تراکم با فناوری‌های جدید مانند سلول چند سطحی (MLC) و سلول سه‌سطحی (TLC) همچنان در حال افزایش است.
دستگاه زباله کش – زباله کش – احمدی خیبر
دستگاه زباله 1 – زباله کش
دستگاه زباله کش اگرچه این فناوری هاتراکم حافظه فلش راافزایش می دهند،
اما از استقامت پاک کردن کمتری نسبت به سلول تک سطحی (SLC) رنج می برند. برخلاف دیسک های مغناطیسی، طول عمر هر سلول فلاش به میزان عملیات پاک کردن بستگی دارد زیرا سلول ها به آرامی فرسوده می شوند. برای کاهش این امر، کدهای تصحیح خطا (ECC) – که معمولاً در متا داده‌های هر صفحه ذخیره می‌شوند – استفاده می‌شوند [1]. با این حال، این تکنیک برای دستگاه‌های MLC و TLC و برای خرابی اجزا به دلیل اندازه محدود ناحیه متا داده کافی نیست.
به طور معمول، سیستم‌های آرایه اضافی دیسک مستقل (RAID) برای محافظت از داده‌ها در برابر خرابی دستگاه‌های فردی و بهبود یکپارچگی ذخیره‌سازی استفاده می‌شوند. با این حال، RAID را نمی توان مستقیماً روی آرایه های SSD اعمال کرد زیرا خطر فرسودگی دستگاه های جداگانه به طور همزمان وجود دارد [2].
این مشکل را با استفاده از معماری RAID حل می کنند:
که از فرسودگی همزمان اجزا با توزیع نابرابر داده های برابری جلوگیری می کند. در تمام دستگاه های موجود در آرایه با این حال، این الزامات زمان پاسخ قطعی سیستم‌های بلادرنگ سخت را نادیده می‌گیرد – در درجه اول به دلیل جمع‌آوری ناهماهنگ زباله. عملیات نوشتن و خواندن در سطح صفحه (کوچکترین واحد ذخیره سازی) انجام می شود اما عملیات پاک کردن در سطح بلوک (تعدادی از صفحات) انجام می شود.
دستگاه زباله کش یک صفحه تا زمانی که کل بلوک فیزیکی پاک نشود قابل استفاده مجدد نیست. پاک کردن زمان‌برترین عملیات فلش مموری است – تقریباً ده برابر طولانی‌تر از عملیات نوشتن. هنگام اعمال یک خط مشی به روز رسانی در محل (همانطور که در دستگاه های مغناطیسی استفاده می شود)، هر به روز رسانی یک حذف بلوک اضافی را فراخوانی می کند – که عملکرد سیستم را تا حد غیرقابل قبولی کاهش می دهد. دستگاه زباله 2 را بررسی کنید.
دستگاه زباله کش برای غلبه بر این مشکل، فلش به‌روزرسانی‌های خارج:
از مکان را در جایی که داده‌های به‌روزرسانی شده در مکان جدید (رایگان) قرار می‌دهند، استفاده می‌کند و داده‌های قدیمی را باطل می‌کند. پس از مدتی حافظه به دلیل این صفحات نامعتبر از کمبود فضای خالی رنج می برد. برای بازیابی آنها، جمع آوری زباله انجام می شود. این عملیات تمیز کردن به طور قابل توجهی عملکرد سیستم را کاهش می دهد و به طور مستقیم بر طول عمر دستگاه تأثیر می گذارد.
بنابراین تکنیک های زیادی برای به حداقل رساندن این اثرات پیشنهاد شده است مانند [4، [5]، [6]، [7]. مکانیسم‌های موجود عمدتاً بر اساس مقدار فضای آزاد باقی‌مانده فعال می‌شوند [8]. پس از شروع، جمع‌آورنده زباله، تمام درخواست‌های دریافتی را برای یک زمان غیر قطعی مسدود می‌کند. این برای سیستم بلادرنگ که زمان پاسخگویی تضمین شده مورد نیاز است مشکل ساز است.
دستگاه زباله کش – زباله کش – احمدی خیبر
دستگاه زباله 2 – زباله کش
دستگاه زباله کش در یک مکانیسم پیشگیرانه ارائه شده است:
که در آن درخواست های دریافتی در نقاط از پیش تعریف شده ارائه می شوند. این الگوریتم از دو سطح آستانه راه‌اندازی برای تشخیص اولویت جمع‌آوری زباله نسبت به درخواست‌های ورودی/خروجی استفاده می‌کند. با این حال، در جایی که حافظه فلش در دستگاه زباله کش یک معماری همزمان مانند آرایه RAID ما استفاده می شود، که در آن مدیریت دقیق نسبت های قدیمی مورد نیاز است، تعیین آستانه های مناسب برای پیش گرفتن چالش برانگیز است.
از آنجایی که هر دستگاه به دلیل برابری نابرابر (عمدی) وزن بار کاری متفاوتی دارد، آستانه‌های ثابت تعداد پاک کردن دستگاه‌ها را به همان میزان افزایش نمی‌دهند. این باعث می شود نسبت های توزیع سنی واگرا شوند. در این مقاله ما یک جمع‌آورنده زباله را در معماری RAID خود معرفی می‌کنیم که به صورت پویا آستانه‌های روش پیشگیرانه را با در نظر گرفتن نسبت‌های توزیع سنی تنظیم می‌کند.
زباله کش ما کارایی زمان واقعی، زمان‌های دسترسی قطعی:
و عملکرد سیستم را با هماهنگی جهانی وضعیت هر زباله‌گیر در آرایه بهبود می‌دهیم. مقاله به شرح زیر سازماندهی شده است: در بخش 2 انگیزه و کار مرتبط را ارائه می کنیم. معماری مکانیسم ها در بخش 3 توضیح داده شده است. بخش 4 مکانیسم آستانه دینامیکی برای جمع آوری زباله را با محاسبات آستانه دینامیکی ارائه شده در بخش 5 ارائه می دهد.
مکانیسم کنترل کننده حالت برای بهبود عملکرد در بخش 6 ارائه شده است، و 7 تجربی ما را ارائه می کند. نتایج. در نهایت، در بخش 8 نتیجه گیری می کنیم و برنامه های آینده را شرح می دهیم. قطعات بخش انگیزه و کارهای مرتبط در مطالعاتی مانند [10] نشان داده شده است که میزان جمع آوری زباله به طور قابل توجهی تحت تأثیر نوع بار کاری است.
به عنوان مثال، عملیات نوشتن و به‌روزرسانی تصادفی کوچک،
میزان جمع‌آوری زباله را افزایش و کاهش می‌دهد که در [11] نشان داده شده است. از آنجایی که مکانیسم قابلیت اطمینان در [3] به ویژه بر برنامه‌هایی با مقادیر بالای عملیات نوشتن تصادفی و اندازه‌های کوچک تمرکز دارد، جمع‌آوری زباله باید کنترل شود. یکی از نکات کلیدی برای جمع آوری کارآمد زباله، تعیین یک معماری و طراحی تکنیک‌های متداول FTL معمولاً یک زباله‌گیر مستقل و یکسان را برای هر دستگاه در یک آرایه اختصاص می‌دهند، که هر کدام کانال و رجیستر داخلی خود را دارند مانند [24].
دستگاه زباله کش برای حفظ سازگاری با مکانیسم قابلیت اطمینان، و کار در جهت عملکرد بلادرنگ، در این مقاله معماری ارائه شده در [25] را که در شکل 3 نشان داده شده است، تطبیق می دهیم. این شامل SSD برای ذخیره داده ها، اجزای حافظه (SRAM، nvSRAM) می شود. ) برای داده های متا و یک ذخیره سازی مبتنی بر FPGA
جمع آوری زباله پویا و دستگاه زباله کش
آشغال‌گیر پویا آستانه‌های راه‌اندازی را با استفاده از داده‌های متا (تعداد پاک‌شده‌ها و فضای خالی) در هر دستگاه تنظیم می‌کند. دو نوع نظافت – اولویت بالا و پایین – استفاده می شود. آشغال‌گیر پویا آستانه‌های راه‌اندازی را با هدف حفظ نسبت‌های توزیع سنی تا حد امکان نزدیک به بهینه تنظیم می‌کند. همچنین این قابلیت را دارد که اگر فرآیند تمیز کردن شامل سطوح بالای انتقال داده ها باشد.
(به دلیل تعداد زیادی صفحات معتبر در آستانه های پویا آستانه اولویت پایین برای یک دستگاه معین i با استفاده از سه پارامتر محاسبه می‌شود: آستانه اولویت پایین موجود، نسبت سن فعلی، و نسبت سن بهینه (به‌ترتیب پایین، فعلی و بهینه) که در آن نسبت‌های سنی نسبت به مسن‌ترین افراد است. دستگاه با n نمایه شده و اولین دستگاه با 1 نمایه شده است. محاسبه نسبت سن بهینه یک دستگاه در معادله داده شده است. (1). دستگاه زباله 3 را دقت کنید.
هدف از محاسبه آستانه های اولویت پایین این است که تعیین کنیم
که در کجا باید قرار داشته باشد تا بتوان آن را تنظیم کرد. کنترل کننده حالت پیشگیرانه جمع آوری زباله پیشگیرانه (PGC) زمان پاسخ قطعی تری را برای یک دستگاه فراهم می کند. با این حال، استفاده از آن در یک آرایه RAID می‌تواند منجر به افزایش تعداد درخواست‌ها در حین عملیات پاک‌سازی شود و در نتیجه عملکرد آرایه آسیب ببیند.
این به این دلیل است که، در یک آرایه RAID، یک جمع‌کننده زباله منفرد دید کلی از آرایه ندارد، اما عملیات خواندن و نوشتن بر کل آرایه تأثیر می‌گذارد. برای یک مکانیسم RAID که از توزیع برابری نابرابر استفاده می کند، چنین است نتایج تجربی دستگاه زباله کش در این بخش قابلیت اطمینان و عملکرد آشغال‌گیر پویا و کنترل‌کننده حالت پیشگیرانه در سیستمی که از توزیع برابری استفاده می‌کند تحت چندین آزمایش ارزیابی می‌شود.
دستگاه زباله کش – زباله کش – احمدی خیبر
ما شبیه ساز [12] را با الزامات بخش 3 گسترش می دهیم:
که شامل کنترل کننده RAID با توزیع برابری نابرابر و جداول نگاشت آدرس می باشد. پارامترهای پیکربندی عبارتند از: بلوک‌های آزاد رزرو شده روی ۱۵ درصد، حداقل بلوک‌های آزاد ۵ درصد تنظیم شده‌اند. یک دستگاه شامل 2 تراشه فلش، 1024 بلوک در هر تراشه، 64 نتیجه گیری و مسیرهای آینده دستگاه زباله کش
در این مقاله، مکانیسم‌های جمع‌آوری زباله در زمان واقعی را برای آرایه‌های SSD RAID ارائه کردیم. ما تشخیص دادیم که تکنیک‌های جمع‌آوری زباله در زمان واقعی اثرات نامطلوبی بر مکانیسم قابلیت اطمینان ما دارند. به منظور بهبود تاثیر، ما یک مکانیسم جمع‌آوری زباله پویا را معرفی کردیم که به صورت پویا سطوح آستانه را برای هر SSD تنظیم می‌کند تا نسبت‌های توزیع پیری بهینه برای مکانیسم قابلیت اطمینان را به دست آورد. علاوه بر این، کنترل کننده حالت پیشگیرانه بهبود می یابد.
چکیده مقاله دستگاه زباله کش
Alistair A. McEwan دانشیار در گروه سیستم های جاسازی شده و ارتباطات در گروه مهندسی در دانشگاه لستر است. او دارای مدرک لیسانس از دانشگاه آبردین و مدرک دکترا (دکتری) از دانشگاه آکسفورد است. قبل از لستر، او چندین بورسیه تحقیقاتی در دانشگاه‌های آکسفورد، کنت، ساری و UCL داشت. علایق تحقیقاتی او بر توسعه و کاربرد اصول مهندسی صحیح در طراحی، توسعه و
سوالات متدوال مقاله زباله کش
- موضوع مقاله را مشخص کنید؟
دستگاه ماشین زباله
- روش پیشرفته جمع آوری زباله را نام ببرید؟
SSD RAID
- پارامتر های پیکربندی عبارتند از؟
بلوک های آزاد
بدون نظر