为了测试不同WL算法的性能影响,论文中在随机写压力下设定了两个参数:r,写IO比例;h,热数据比例。后续的测试基本采用的r/h=0.9/0.1的IO负载。
在这种工作负载压力下,PWL算法的在80遍写盘后的写放大增加了11.49,这个写放大已经非常严重了。
上图,根据CDF(Cumulative Distribution Function,即累积分布函数)曲线来看,在不同的工作负载(r/h=0.9/0.1 vs r/h=0.5/0.5)情况下,WL不同的算法效果相差很大,同时也有可能带来负面的效果,加速了寿命消耗!
上图,减少了数据占用空间,再结合前两张图的对比,发现上面四种情况:只有数据访问相对均衡且占用空间较小时,WL磨损均衡算法才是有效的。其他场景磨损均衡效果不大,甚至可能产生负面影响。
最后,论文中提出了一种可变容量SSD的概念(类似ZNS SSD也可以通过zone来调整容量),可变容量是如何延长SSD的寿命的呢?
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首先,由于容量变化可以有效地提高存储效率,这就意味着在相同的物理存储空间内可以存储更多的数据。这样就可以减少SSD的写入次数和擦除次数,从而延长其寿命。
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其次,容量变化还可以平衡SSD内部各个区块的磨损程度。由于不同区块的存储空间是动态调整的,那些经常被写入的区块可以得到更多的存储空间,从而延长其寿命。
为了验证效果,论文设计了8个SSD模拟器,分别在9种workload负载种进行实际测量:
(1)8个SSD模拟器
(2)9种workload负载
实验数据表明:
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可变容量SSD相比容量固定的SSD,寿命平均提升86%,最大提升了2.94倍。
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可变容量SSD的场景下,WL反而起了负面作用,没有WL磨损均衡算法效果更好,写放大更低。
论文解读后评
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该论文作者,看到了目前WL磨损均衡的一些弊端,并提出一些思路,可变容量这个想法,实施过程还需要上层文件系统的配合(比如,逻辑空间的重新映射),这个实施难度个人觉得还是挺大的。
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论文至少提醒大家一个观点:WL磨损均衡,并不是所有场景都是有效的,还有可能出现负面影响。SSD从业者在设计WL磨损均衡算法时,也需要进行通盘考虑,给出最优方案。
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