1、淺談MEMS存儲裝備的辦理技能摘要：es存儲裝備相對付磁盤，在性能、可靠性和功耗等方面都具有上風。本文重要闡發了es存儲裝備的物理布局對0s辦理的影響，重要從哀求調理算法、數據布局、裝備阻礙辦理舉行了探究和研究。關鍵詞：es；s辦理；調理算法一弁言es(ireletrehanialsyste，微機電體系)存儲器是一種新型存儲器件，具有高密度、低功耗、非易失、多探針并行拜候等特點，相對付傳統磁盤具有顯著上風?？梢詮浹ara和磁盤之間的性能差距，可在盤算機體系中負擔多種腳色，為新型高性能海量存儲體系布局研究帶來新思緒和新要領。二es存儲裝備的哀求調理算法(一)磁盤的哀求調理算法第一種是最簡樸的、性能

2、最差的先來先辦事(ffs)：第二種算法是循環查尋(lklbn)。這種算法是根據lbn升序的方法舉行辦事，也就是說當全部哀求的lbn都落伍于當前哀求的lbn話，就從涉及到最小lbn的哀求開始辦事：第三種是最短尋址時間優先(sstfbn)，重要頭腦是選擇具有最小尋址耽誤的哀求，但是在現實應用中卻很少利用。由于很少有主機操縱體系具有效盤算現實尋址間隔大概猜測尋址時問的信息，思量到磁盤lbn到物理位置的映射的干系，大部門的sstf算法利用的是比來拜候的lbn和目的lbn之間的間隔作為拜候時間的近似，這種簡化對磁盤是有效的：第四種是最短定位時間優先算法(sptf)，選擇具有最小定位耽誤的哀求，對磁盤來說

3、，sptf算法與別的算法明顯的差異在于它必要思量尋道時間和旋轉耽誤。將四種調理算法應用到atalalk上，統計隨機負載在差異的哀求到達頻率下atlasl0k的相應時間。ffs的性能是四種調理算法中性能最差的，同時，ffs的性能隨著負載哀求的增長性能最快到達飽和。sstfeslbn的性能比lklbn要好，sptf的性能最好，并且sptf性能到達飽和的速率最慢。前三種調理算法(ffslklbn和sstfeslbn)可以利用主機的軟件體系簡樸有效的實現。思量到磁盤lbn到物理位置的映射干系，實現這三種調理算法不必要詳細的裝備信息，只必要根據哀求的lbn號來選摘要辦事的哀求。sptf算法通常是在磁盤驅

4、動器的固件中實現，sptf算法必要磁盤狀態的正確信息、lbn到物理位置的映射信息、尋址時間和旋轉耽誤的正確猜測信息等。(二)es存儲設各哀求調理算法為了便利的將es存儲裝備應用到盤算機體系中，es存儲裝備利用與磁盤雷同的接口。為了證實現有的磁盤哀求調理算法同樣實用于es存儲裝備，將上節中四種磁盤的哀求調理算法應用到es存儲裝備上。多數的哀求調理算法，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間的預計。sptf算法涉及到尋址時間和旋轉耽誤。而es存儲裝備只存在x軸和y軸標的目的的尋址，沒有旋轉耽誤。與磁盤雷同的是，尋址時間是一維的，靠近一個線性的lbn空間

5、。與磁盤差異的是，es存儲裝備在兩個標的目的的尋址是并行完成的，選擇較大的作為現實的尋址時間。由于x軸標的目的存在穩按時間，x軸標的目的的尋址時間總是比y軸大。假設y軸的尋址時間比力大，sptf的性能僅比sstf略有上風。利用disksi。將磁盤的調理算法應用到es存儲裝備上，統計差異的哀求到達頻率的隨機負載下的均勻相應時間。四種調理算法在es存儲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的算法之問的差距比磁盤校由于在es存儲裝備尋址時間在整個辦事時間中占很大比例。lklbn和sstflbn性能差距要比磁盤校三數據布局計謀(一)小粒度非挨次拜候es存

6、儲裝備數據拜候具有與磁盤雷同的特性，短間隔尋址比長間隔尋址要快。與磁盤差異的是，由于彈簧的復興力的存在，使得差異位置上觸動器作用力的影響差異。彈簧作用力對每個tip的拜候地區差異位置的影響。彈簧的作用力隨著sled位移的增長而增大，對付短間隔來說定位時間反而較長。因此，在思量查尋小粒度、常用的數據項的時間，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存儲裝備的傳播輸速率為75，9bs。es存儲裝備的定位時間比磁盤低一個數目級，對es存儲裝備來說，定位時間對付大批量數據傳輸影

7、響很校比方：一個256kb的讀哀求在x軸差異位置上的辦事時間，在1250個柱面的差異哀求之間的辦事時間僅差10。同時淘汰了大粒度、挨次傳送的數據對局部性的需求。但是，對磁盤來說，尋址間隔是影響尋址時間的緊張因素。同樣，對一個256kb巨細的哀求，長間隔尋址時間可以使整個辦事時間增長1倍。(三)雙向數據布局為充實利用es存儲裝備的拜候特性，引入了一種雙向布局計謀。小數據存放在最中央的小地區中，大的、挨次的流數據存放在外圍的小地區中。這種計謀可以接納5x5的網格方法實現。在假設各個哀求內部不存在相干性的條件下，比力雙向布局、“rganpipe布局和一種優化的磁盤布局的性能。在“rganpipe布局

8、計謀中，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，最不常常利用的文件存放在靠近最內部和最外部磁道上。這種布局計謀對磁盤是優化的，缺點是必要根據文件的利用頻率按期的挪動文件，還必要維護文件的一些狀態來記載文件的利用頻率。四es存儲裝備阻礙辦理(一)內部阻礙磁盤常見的阻礙有兩種：可規復阻礙和不成規復阻礙。es存儲裝備也會出現雷同的阻礙。但是，es存儲裝備可以接納多個探針來補充組件阻礙，包羅大概會導致裝備不成用的阻礙。對es存儲裝備來說，有效的糾錯碼可以通過漫衍在多個探針上的數據盤算得到。在g2模子中，每個512字節的數據塊和e碼漫衍在64個探針之問。e碼包羅

9、一個垂直部門和一個程度部門。e碼程度部門可以從阻礙的扇區得到規復，而垂直部門指出哪些扇區可以作為阻礙扇區對待，同時將大的錯誤轉化為扇區擦除操縱。這個簡樸的機制說明大部門的內部阻礙是可以規復的。像磁盤一樣，es存儲裝備也保存了一些的備用空間(sparespae)，用來存儲由于探針和介質阻礙而無法保存在默認位置的數據。es存儲裝備的多個探針可以在一個磁道上并行拜候數據，可以制止由于阻礙必要重新映射帶來的性能和猜測開銷。并且，通過在每個磁道設置一個大概多個備用探針(sparetips)，不成讀取的數據被重新映射到空閑探針雷同的扇區。(二)裝備阻礙es存儲裝備也很輕易受到不成規復的阻礙影響：外部機器大

10、概靜電強盛的作用力可以或許破壞觸動器的集電刷大概折斷彈簧，粉碎介質外貌，破壞裝備的電子裝置大概粉碎數據通道。假設出現這些阻礙，可以接納與磁盤一樣的方法來處置懲罰。比方，接納裝備內部的冗余和周期性的備份來處置懲罰裝備阻礙。es存儲裝備的機器特性在一些容錯機制中更得當處置懲罰讀一更新一寫(read-dify-rite)操縱。一樣平常的磁盤必要轉完備的一圈才氣到達雷同的扇區，而es存儲裝備可以快速的反轉標的目的，大大淘汰了讀一更新一寫的耽誤。(三)阻礙規復同磁盤一樣，文件體系和數據庫體系必要維護存儲在es存儲裝備上工具內部的同等性。固然接納同步寫操縱對性能具有必然影響，但是，es存儲裝備的低辦事時間可以淘汰這