Группа японских инженеров под руководством Кена Такэути (Ken Takeuchi), профессора университета Тюо, разработала технологию, которая может значительно повысить скорость записи, уменьшить энергопотребление и увеличить срок жизни накопителей на базе флэш-памяти (NAND).
О своей разработке учёные рассказали на конференции 2014 IEEE International Memory Workshop (IMW) по технологиям полупроводниковой памяти 18-21 мая в Тайбэе (провинция Тайвань). Научная работа называется "NAND Flash Aware Data Management System for High-Speed SSDs by Garbage Collection Overhead Suppression".
Старая проблема NAND заключается в том, что для записи новой информации на накопитель невозможно обновить данные в той же области памяти. Требуется записывать информацию в пустую область, а затем аннулировать старую область. В результате, файлы подвергались фрагментации и эффективный объём накопителя уменьшался. Поэтому во флэш-накопителях имеется встроенный «сборщик мусора», который осуществляет дефрагментацию и удаляет аннулированные области. Каждый процесс «сборки мусора» занимает 100 мс или больше, что негативно отражается на производительности SSD.
Исследователи разработали новый метод назначения адресов при записи, чтобы дефрагментации стало меньше. Алгоритм под названием "LBA (logical block address) scrambler" реализован на уровне middleware между файловой системой (ОС) и FTL (flash translation layer). Он конвертирует логические адреса памяти в физические для записи данных на флэш-накопитель.
Одна из инноваций реализованного LBA-скрэмблера — запись на страницу памяти в блоке, который должен быть удалён следующим. Таким образом, отношение недействительных страниц в удаляемом блоке увеличивается, а количество валидных страниц, которые нужно скопировать в другую область памяти, наоборот, сокращается.
Тесты на симуляторе показали, что сборщик мусора начинает работать значительно эффективнее. В частности, возрастает скорость записи на SSD (на 20-300%), уменьшается энергопотребление (до 60%) и количество циклов чтения/записи (до 55%), что означает продление срока службы устройства.
Важно, что это чисто программное решение. Его можно реализовано даже на старых устройствах, если обновить прошивку.
