一种基于双窗口的NAND闪存缓冲区管理算法

发布时间：2025-05-01 15:07

　　 为提升NAND闪存使用寿命和存储性能,提出了一种基于双窗口的NAND闪存区管理算法DW-LRU。DW-LRU算法利用4个LRU链表来捕获访问次数和冷热特征,且根据访问新近度将页面分为了6类:冷干净页面、冷脏页面、旧热干净页面、非旧热干净页面、旧热脏页面、非旧热脏页面。算法在冷干净LRU链表上设置了一个静态窗口,避免最近写入缓存区中的冷干净页面被频繁置换出;在热脏LRU链表上设置了一个动态窗口,用来处理长时间没被访问的热脏页面。实验结果表明:与LRU、LRU-WSR、PR-LRU算法相比,DW-LRU算法缓冲区命中率平均提升了16.8%、12.3%、2.8%。DW-LRU算法可以提高缓冲区命中率,减少闪存写操作次数和算法运行时间。

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

图1 DW-LRU算法结构示意图

图1为DW-LRU算法缓冲区结构示意图。DW-LRU算法在缓存区维护了4个LRU链表来管理,即都是用最少最近原则将数据页组成链表,以最近使用位置(MRU端)为首,以访问时间间隔最久位置(LRU端)为尾,分别存放冷干净页面(CC)、冷脏页面(CD、热干净页面(HC)和热脏页面(HD....

图2 不同缓存区大小下的缓冲区命中率

图2为DW-LRU算法和3种已有算法在不同测试数据集及T1～T3下,缓冲区命中率的比较情况。实验表明4种算法的命中率都随着缓冲区大小增加而提升,而DW-LRU算法缓冲区命中率始终高于其他算法。这是由于DW-LRU算法将缓存区细分成了4个LRU链表并将缓冲区页面置换代价细分为6类,....

图3 不同缓存区大小下的闪存写操作次数

图2不同缓存区大小下的缓冲区命中率实验结果表明,DW-LRU链表缓冲区命中率相较于LRU算法、LRU-WSR算法、PR-LRU算法,平均提升16.8%、12.3%、2.8%。

图4 不同缓存区大小下的运行时间

图3为4种算法在3种测试数据集下的闪存写操作次数比较情况,观察可知DW-LRU算法的闪存写操作次数均小于其他算法。而在T1测试数据集DW-LRU此性能优势最明显,相较于LRU算法、LRU-WSR算法、PR-LRU算法,闪存写操作次数平均降低了35.7%、28.9%、5.8%。因为....

本文编号：4042482