我們發(fā)現(xiàn)SSD性能和生命周期對工作負(fù)載非常敏感，并且通常較高的復(fù)雜系統(tǒng)問題出現(xiàn)在存儲(chǔ)堆棧中甚至在分布式系統(tǒng)中，與設(shè)備固件相關(guān)。

SSD性能研究點(diǎn)：

延長和帶寬:

1. 讀寫可以多快

2. 隨機(jī)寫會(huì)慢

永久行：

1. 最快多久可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)硬盤

2. Flash塊受磨損影響

Introduction

SSD設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的許多問題似乎都模仿了以前在存儲(chǔ)堆棧中出現(xiàn)的問題。在解決這些難題時(shí)，設(shè)計(jì)選擇有相當(dāng)大的自由度。我們表明以下系統(tǒng)問題與SSD性能有關(guān)：

1. data placement:在SSD的芯片上仔細(xì)放置數(shù)據(jù)不僅對負(fù)載平衡至關(guān)重要，而且對于實(shí)現(xiàn)耗損均衡至關(guān)重要

2. parallelism: 任何給定閃存芯片的帶寬和操作速率都不足以實(shí)現(xiàn)最佳性能。因此，存儲(chǔ)器組件必須協(xié)調(diào)以便實(shí)行并行操作。

3. write ordering：Nand閃存的屬性給SSD設(shè)計(jì)者帶來了難題。小的，隨機(jī)排序的寫入尤其棘手。

4. workload management: 性能高度依賴于工作負(fù)載。例如，在順序工作負(fù)載下產(chǎn)生良好性能的設(shè)計(jì)決策可能不會(huì)使非順序工作負(fù)載受益，反之亦然。

隨著SSD復(fù)雜性的增加，現(xiàn)有的磁盤模型將不足以預(yù)測性能。特別是，由于磁盤寫入操作的位置，隨機(jī)寫入性能和磁盤壽命會(huì)有很大差異。我們引入了一種基于清除效率來表征這種行為的新模型，并提出了一種新的耗損均衡算法來延長SSD壽命。

正如我們所示，SSD有許多設(shè)計(jì)權(quán)衡因素會(huì)影響性能。硬件和軟件組件以及工作負(fù)載之間也存在顯著的相互作用。我們的工作可以深入了解所有這些組件必須如何合作才能生成滿足目標(biāo)工作負(fù)載性能目標(biāo)的SSD設(shè)計(jì)。從硬件角度來看，SSD接口（SATA，IDE，PCI-Express）和封裝組織決定了理論上的最大I / O性能。在軟件方面，分配池的屬性，負(fù)載平衡，數(shù)據(jù)放置和塊管理（耗損均衡和清理）與工作負(fù)載特性相結(jié)合，可確定整體SSD性能。此外，我們已經(jīng)證明所有設(shè)計(jì)都可以受益于平面交錯(cuò)和某種程度的過度配置，我們已經(jīng)演示了一種基于仿真的技術(shù)，用于對從真實(shí)硬件中提取的跡線驅(qū)動(dòng)的SSD性能建模。在某些情況下，跟蹤系統(tǒng)需要的存儲(chǔ)組件對于大多數(shù)組織來說太昂貴，無法提供實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹Ｎ覀兊姆抡婵蚣芤炎C明具有彈性和靈活性，我們期望繼續(xù)添加我們可以建模的行為集。共享控制組合和精確的磨損均衡數(shù)據(jù)是感興趣的特定主題。

沒有固定的規(guī)則將NAND閃存作為磁盤存儲(chǔ)集成到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。然而，NAND的塊訪問性質(zhì)表明面向塊的接口通常是合適的。雖然超出了這項(xiàng)工作的范圍，但我們懷疑我們的仿真技術(shù)將適用于獨(dú)立于架構(gòu)的NAND閃存塊存儲(chǔ)，因?yàn)槿詴?huì)出現(xiàn)相同的問題（例如清潔，耗損均衡）。

基于閃存的存儲(chǔ)肯定會(huì)在未來的存儲(chǔ)架構(gòu)中發(fā)揮重要作用。我們的仿真結(jié)果的一個(gè)必然結(jié)果是，支持大量TPC-C工作負(fù)載所需的存儲(chǔ)系統(tǒng)（過去涉及數(shù)百個(gè)主軸）將來可能會(huì)被少量類似SSD的設(shè)備所取代。我們的工作代表了理解和優(yōu)化此類系統(tǒng)性能的一步。