Seg-FTL：一种基于分段的超光速传输技术，采用动态线性模型提升固态硬盘性能

《ACM Transactions on Storage》：Seg-FTL: A new Segment-Based FTL with Dynamic Linear Model for Enhanced SSD Performance

闪存翻译层（FTL）在SSD中负责地址映射、垃圾回收和磨损均衡，但随着3D闪存和存储密度提升，DRAM缓存映射表需求激增且GC导致写放大严重。本文提出段式FTL（Seg-FTL）结合动态线性模型，通过压缩连续逻辑页映射段优化DRAM利用，同步更新映射表提升读命中率，并设计动态内存分配减少碎片。实验显示在标准测试中性能提升1.1-3.8倍，高并发场景峰值增益达9.37倍。

　　

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闪存翻译层（FTL）在基于NAND闪存的固态硬盘（SSD）中起着关键作用，它抽象了闪存操作的复杂性，如地址转换、垃圾收集和磨损均衡。随着闪存容量的不断增加，尤其是3D闪存和高密度闪存技术的进步，与高效FTL设计相关的挑战变得越来越突出。现代SSD中FTL所需的大型地址映射表对DRAM空间的需求不断增加，加上垃圾收集引起的写入放大导致的性能下降，迫切需要创新的FTL解决方案，以在保持内存效率的同时优化读写性能。

在这项工作中，我们提出了Seg-FTL，这是一种新型的FTL解决方案，通过将基于段的FTL与动态线性模型相结合，显著提高了闪存存储系统的读写性能。基于段的FTL将连续的逻辑页号（LPN）到物理页号（PPN）的映射压缩成多个段，从而可以在有限的DRAM中缓存更多的映射条目。动态线性模型能够同步更新LPN-PPN映射条目的变化，提高了读取请求的命中率，特别是随机读取。此外，还为映射缓存设计了一种新的动态内存分配方案，最小化了碎片化并增强了内存受限的嵌入式系统的安全性。测试结果表明，与最先进的FTL相比，Seg-FTL在标准基准测试中的平均性能提高了1.10倍至3.81倍，在高并发场景下最高提升了9.37倍。

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