‫ افزایش طول عمر حافظه نهان ورودی/خروجی با استفاده از معماری ترکیبی چندسطحی

افزایش طول عمر حافظه نهان ورودی/خروجی با استفاده از معماری ترکیبی چندسطحی

مصطفی هادی زاده, رضا سالخورده حقیقی, حسین اسدی

چکیده

استفاده از دیسک حالت جامد به عنوان حافظه نهان در زیرسامانه ­های ذخیره­ سازی داده یکی از رویکردهای رایج جهت افزایش کارایی این سامانه ­ها است. دوام محدود دیسک ­های حالت جامد، یکی از اصلی ­ترین چالش ­های موجود در طراحی حافظه­ های نهان ورودی/خروجی کارا به شمار می ­آید. در این مقاله، ابتدا تاثیر معماری­ های یک­ سطحی و چند سطحی بررسی می ­شود که نشان می ­دهد استفاده از دیسک­ های حالت جامد به عنوان حافظه نهان ورودی/خروجی یک­ سطحی، تعداد دفعات نوشتن بر روی این ادوات را نسبت به درخواست ­های ارسالی از لایه بالاتر را به صورت میانگین 3.7 برابر می­ کند که باعث کاهش شدید طول عمر دیسک­ حالت جامد می­شود. مبتنی بر این مشاهده، یک معماری ترکیبی شامل DRAM با دوام بالا به عنوان سطح اول و دیسک حالت جامد با قابلیت ذخیره داده به صورت غیرفرار به عنوان سطح دوم پیشنهاد می­شود. در معماری پیشنهادی، فقدان ­های خواندن در سطح اول حافظه نهان درج می­شوند و به منظور بهبود کارایی حافظه نهان چندسطحی درمقایسه با معماری تک­ سطحی، یک فیلتر تنزل پیشنهاد می­شود که وظیفه مهاجرت صفحات پرطرفدار را از سطح اول به سطح دوم حافظه نهان بر عهده خواهد داشت. ارزیابی­ های انجام شده نشان می ­دهد که معماری پیشنهادی با سربار قابل چشم­پوشی کارایی (به طور میانگین 0.3%) می­تواند تا 93% تعداد دفعات نوشتن بر روی دیسک حالت جامد را کاهش بدهد.

کلمات کلیدی

زیرسامانه ذخیره سازی, دیسک حالت جامد, حافظه نهان ترکیبی چندسطحی