淺談MEMS存儲(chǔ)設(shè)備的管理技術(shù)

1、淺談MEMS存儲(chǔ)裝備的辦理技能摘要：es存儲(chǔ)裝備相對(duì)付磁盤，在性能、可靠性和功耗等方面都具有上風(fēng)。本文重要闡發(fā)了es存儲(chǔ)裝備的物理布局對(duì)0s辦理的影響，重要從哀求調(diào)理算法、數(shù)據(jù)布局、裝備阻礙辦理舉行了探究和研究。關(guān)鍵詞：es；s辦理；調(diào)理算法一弁言es(ireletrehanialsyste，微機(jī)電體系)存儲(chǔ)器是一種新型存儲(chǔ)器件，具有高密度、低功耗、非易失、多探針并行拜候等特點(diǎn)，相對(duì)付傳統(tǒng)磁盤具有顯著上風(fēng)?？梢詮浹a(bǔ)ra和磁盤之間的性能差距，可在盤算機(jī)體系中負(fù)擔(dān)多種腳色，為新型高性能海量存儲(chǔ)體系布局研究帶來(lái)新思緒和新要領(lǐng)。二es存儲(chǔ)裝備的哀求調(diào)理算法(一)磁盤的哀求調(diào)理算法第一種是最簡(jiǎn)樸的、性能

2、最差的先來(lái)先辦事(ffs)：第二種算法是循環(huán)查尋(lklbn)。這種算法是根據(jù)lbn升序的方法舉行辦事，也就是說(shuō)當(dāng)全部哀求的lbn都落伍于當(dāng)前哀求的lbn話，就從涉及到最小lbn的哀求開(kāi)始辦事：第三種是最短尋址時(shí)間優(yōu)先(sstfbn)，重要頭腦是選擇具有最小尋址耽誤的哀求，但是在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中卻很少利用。由于很少有主機(jī)操縱體系具有效盤算現(xiàn)實(shí)尋址間隔大概猜測(cè)尋址時(shí)問(wèn)的信息，思量到磁盤lbn到物理位置的映射的干系，大部門的sstf算法利用的是比來(lái)拜候的lbn和目的lbn之間的間隔作為拜候時(shí)間的近似，這種簡(jiǎn)化對(duì)磁盤是有效的：第四種是最短定位時(shí)間優(yōu)先算法(sptf)，選擇具有最小定位耽誤的哀求，對(duì)磁盤來(lái)說(shuō)

3、，sptf算法與別的算法明顯的差異在于它必要思量尋道時(shí)間和旋轉(zhuǎn)耽誤。將四種調(diào)理算法應(yīng)用到atalalk上，統(tǒng)計(jì)隨機(jī)負(fù)載在差異的哀求到達(dá)頻率下atlasl0k的相應(yīng)時(shí)間。ffs的性能是四種調(diào)理算法中性能最差的，同時(shí)，ffs的性能隨著負(fù)載哀求的增長(zhǎng)性能最快到達(dá)飽和。sstfeslbn的性能比lklbn要好，sptf的性能最好，并且sptf性能到達(dá)飽和的速率最慢。前三種調(diào)理算法(ffslklbn和sstfeslbn)可以利用主機(jī)的軟件體系簡(jiǎn)樸有效的實(shí)現(xiàn)。思量到磁盤lbn到物理位置的映射干系，實(shí)現(xiàn)這三種調(diào)理算法不必要詳細(xì)的裝備信息，只必要根據(jù)哀求的lbn號(hào)來(lái)選摘要辦事的哀求。sptf算法通常是在磁盤驅(qū)

4、動(dòng)器的固件中實(shí)現(xiàn)，sptf算法必要磁盤狀態(tài)的正確信息、lbn到物理位置的映射信息、尋址時(shí)間和旋轉(zhuǎn)耽誤的正確猜測(cè)信息等。(二)es存儲(chǔ)設(shè)各哀求調(diào)理算法為了便利的將es存儲(chǔ)裝備應(yīng)用到盤算機(jī)體系中，es存儲(chǔ)裝備利用與磁盤雷同的接口。為了證實(shí)現(xiàn)有的磁盤哀求調(diào)理算法同樣實(shí)用于es存儲(chǔ)裝備，將上節(jié)中四種磁盤的哀求調(diào)理算法應(yīng)用到es存儲(chǔ)裝備上。多數(shù)的哀求調(diào)理算法，如sstflbn和lklbn，只必要知道lbn的信息，將lbn之間的間隔作為定位時(shí)間的預(yù)計(jì)。sptf算法涉及到尋址時(shí)間和旋轉(zhuǎn)耽誤。而es存儲(chǔ)裝備只存在x軸和y軸標(biāo)的目的的尋址，沒(méi)有旋轉(zhuǎn)耽誤。與磁盤雷同的是，尋址時(shí)間是一維的，靠近一個(gè)線性的lbn空間

5、。與磁盤差異的是，es存儲(chǔ)裝備在兩個(gè)標(biāo)的目的的尋址是并行完成的，選擇較大的作為現(xiàn)實(shí)的尋址時(shí)間。由于x軸標(biāo)的目的存在穩(wěn)按時(shí)間，x軸標(biāo)的目的的尋址時(shí)間總是比y軸大。假設(shè)y軸的尋址時(shí)間比力大，sptf的性能僅比sstf略有上風(fēng)。利用disksi。將磁盤的調(diào)理算法應(yīng)用到es存儲(chǔ)裝備上，統(tǒng)計(jì)差異的哀求到達(dá)頻率的隨機(jī)負(fù)載下的均勻相應(yīng)時(shí)間。四種調(diào)理算法在es存儲(chǔ)裝備上具有和磁盤雷同的性能：ffs性能最差，sptf性能最好。但是，ffs和基于lbn的算法之問(wèn)的差距比磁盤校由于在es存儲(chǔ)裝備尋址時(shí)間在整個(gè)辦事時(shí)間中占很大比例。lklbn和sstflbn性能差距要比磁盤校三數(shù)據(jù)布局計(jì)謀(一)小粒度非挨次拜候es存

6、儲(chǔ)裝備數(shù)據(jù)拜候具有與磁盤雷同的特性，短間隔尋址比長(zhǎng)間隔尋址要快。與磁盤差異的是，由于彈簧的復(fù)興力的存在，使得差異位置上觸動(dòng)器作用力的影響差異。彈簧作用力對(duì)每個(gè)tip的拜候地區(qū)差異位置的影響。彈簧的作用力隨著sled位移的增長(zhǎng)而增大，對(duì)付短間隔來(lái)說(shuō)定位時(shí)間反而較長(zhǎng)。因此，在思量查尋小粒度、常用的數(shù)據(jù)項(xiàng)的時(shí)間，除了思量尋址間隔，還要思量sled距中央位置的間隔。(二)大粒度挨次拜候es存儲(chǔ)裝備和磁盤的傳播輸速率相似：atals10k的傳播輸速率是17，3-25，2bs，es存儲(chǔ)裝備的傳播輸速率為75，9bs。es存儲(chǔ)裝備的定位時(shí)間比磁盤低一個(gè)數(shù)目級(jí)，對(duì)es存儲(chǔ)裝備來(lái)說(shuō)，定位時(shí)間對(duì)付大批量數(shù)據(jù)傳輸影

7、響很校比方：一個(gè)256kb的讀哀求在x軸差異位置上的辦事時(shí)間，在1250個(gè)柱面的差異哀求之間的辦事時(shí)間僅差10。同時(shí)淘汰了大粒度、挨次傳送的數(shù)據(jù)對(duì)局部性的需求。但是，對(duì)磁盤來(lái)說(shuō)，尋址間隔是影響尋址時(shí)間的緊張因素。同樣，對(duì)一個(gè)256kb巨細(xì)的哀求，長(zhǎng)間隔尋址時(shí)間可以使整個(gè)辦事時(shí)間增長(zhǎng)1倍。(三)雙向數(shù)據(jù)布局為充實(shí)利用es存儲(chǔ)裝備的拜候特性，引入了一種雙向布局計(jì)謀。小數(shù)據(jù)存放在最中央的小地區(qū)中，大的、挨次的流數(shù)據(jù)存放在外圍的小地區(qū)中。這種計(jì)謀可以接納5x5的網(wǎng)格方法實(shí)現(xiàn)。在假設(shè)各個(gè)哀求內(nèi)部不存在相干性的條件下，比力雙向布局、“rganpipe布局和一種優(yōu)化的磁盤布局的性能。在“rganpipe布局

8、計(jì)謀中，最常常拜候的文件存放在磁盤最中央的磁道上，利用頻率稍差的文件存放在中央磁道的兩側(cè)，最不常常利用的文件存放在靠近最內(nèi)部和最外部磁道上。這種布局計(jì)謀對(duì)磁盤是優(yōu)化的，缺點(diǎn)是必要根據(jù)文件的利用頻率按期的挪動(dòng)文件，還必要維護(hù)文件的一些狀態(tài)來(lái)記載文件的利用頻率。四es存儲(chǔ)裝備阻礙辦理(一)內(nèi)部阻礙磁盤常見(jiàn)的阻礙有兩種：可規(guī)復(fù)阻礙和不成規(guī)復(fù)阻礙。es存儲(chǔ)裝備也會(huì)出現(xiàn)雷同的阻礙。但是，es存儲(chǔ)裝備可以接納多個(gè)探針來(lái)補(bǔ)充組件阻礙，包羅大概會(huì)導(dǎo)致裝備不成用的阻礙。對(duì)es存儲(chǔ)裝備來(lái)說(shuō)，有效的糾錯(cuò)碼可以通過(guò)漫衍在多個(gè)探針上的數(shù)據(jù)盤算得到。在g2模子中，每個(gè)512字節(jié)的數(shù)據(jù)塊和e碼漫衍在64個(gè)探針之問(wèn)。e碼包羅

9、一個(gè)垂直部門和一個(gè)程度部門。e碼程度部門可以從阻礙的扇區(qū)得到規(guī)復(fù)，而垂直部門指出哪些扇區(qū)可以作為阻礙扇區(qū)對(duì)待，同時(shí)將大的錯(cuò)誤轉(zhuǎn)化為扇區(qū)擦除操縱。這個(gè)簡(jiǎn)樸的機(jī)制說(shuō)明大部門的內(nèi)部阻礙是可以規(guī)復(fù)的。像磁盤一樣，es存儲(chǔ)裝備也保存了一些的備用空間(sparespae)，用來(lái)存儲(chǔ)由于探針和介質(zhì)阻礙而無(wú)法保存在默認(rèn)位置的數(shù)據(jù)。es存儲(chǔ)裝備的多個(gè)探針可以在一個(gè)磁道上并行拜候數(shù)據(jù)，可以制止由于阻礙必要重新映射帶來(lái)的性能和猜測(cè)開(kāi)銷。并且，通過(guò)在每個(gè)磁道設(shè)置一個(gè)大概多個(gè)備用探針(sparetips)，不成讀取的數(shù)據(jù)被重新映射到空閑探針雷同的扇區(qū)。(二)裝備阻礙es存儲(chǔ)裝備也很輕易受到不成規(guī)復(fù)的阻礙影響：外部機(jī)器大

10、概靜電強(qiáng)盛的作用力可以或許破壞觸動(dòng)器的集電刷大概折斷彈簧，粉碎介質(zhì)外貌，破壞裝備的電子裝置大概粉碎數(shù)據(jù)通道。假設(shè)出現(xiàn)這些阻礙，可以接納與磁盤一樣的方法來(lái)處置懲罰。比方，接納裝備內(nèi)部的冗余和周期性的備份來(lái)處置懲罰裝備阻礙。es存儲(chǔ)裝備的機(jī)器特性在一些容錯(cuò)機(jī)制中更得當(dāng)處置懲罰讀一更新一寫(xiě)(read-dify-rite)操縱。一樣平常的磁盤必要轉(zhuǎn)完備的一圈才氣到達(dá)雷同的扇區(qū)，而es存儲(chǔ)裝備可以快速的反轉(zhuǎn)標(biāo)的目的，大大淘汰了讀一更新一寫(xiě)的耽誤。(三)阻礙規(guī)復(fù)同磁盤一樣，文件體系和數(shù)據(jù)庫(kù)體系必要維護(hù)存儲(chǔ)在es存儲(chǔ)裝備上工具內(nèi)部的同等性。固然接納同步寫(xiě)操縱對(duì)性能具有必然影響，但是，es存儲(chǔ)裝備的低辦事時(shí)間可以淘汰這