Recolección de basura mejorada en los SSD para aumentar el rendimiento

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Investigadores chinos y alemanes han desarrollado un nuevo método de recolección de basura para los discos duros de estado sólido que se basa en la vida útil de los chips de memoria. Afirman que con esta técnica se logra mejorar la confiabilidad y el rendimiento de los SSD, reduciendo las cargas de trabajo de recopilación de elementos no utilizados y la latencia de escritura.

Una de las características inherentes al almacenamiento en chips de memoria flash es que se debe realizar un proceso de recopilación de elementos no utilizados (GC), comúnmente denominado “recolección de basura”, para preparar las celdas en las que posteriormente se escribirán nuevos datos. Este procedimiento tiene como objetivo optimizar la vida útil de las celdas de memoria, pero conlleva un tiempo y un cierto nivel de desgaste que afecta a la confiabilidad y el rendimiento de las unidades SSD.

En busca de un sistema mejor que los actuales, un equipo de investigadores formado por expertos de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong, del Laboratorio Zhejiang, de la Academia de Ciencias de China y de la Universidad Johannes Gutenberg de Alemania han desarrollado una propuesta prometedora.

En su trabajo de investigación han comprobado que el proceso de GC puede ocasionar movimientos de datos dentro de los SSD, lo que genera una mayor latencia de escritura, amplificación de escritura y otros problemas. Afirman que las cargas de trabajo de GC no solo dependen del patrón de escritura, sino de cómo estén colocados los datos en la unidad SSD. Y opinan que, si se pueden clasificar en función de su vida útil en el momento en el que son escritos, agrupándolos en el mismo bloque flash, se puede seleccionar el bloque más adecuado en función de su vida útil, e identificar el bloque “víctima”.

Estos bloques potencialmente contendrían pocos datos válidos, por lo que durante el proceso de recolección de basura solo sería necesario migrar unas pocas pocas páginas, lo que resulta en una reducción considerable de la sobrecarga del proceso GC. Para lograr esta mejora los investigadores han desarrollado un método de recopilación de basura en SSD basado en la vida útil de los datos, y han implementado una nueva forma de distribución de E/S y una asignación dinámica de la memoria flash.

Sus experimentos revelan que la GC basada en la vida útil de los datos puede reducir significativamente la cantidad de páginas válidas que deben migrarse en el proceso de recolección de basura. Como consecuencia se minimiza la latencia de escritura y la amplificación de escritura que generalmente se producen con los métodos de GC empleados habitualmente en los SSD actuales.

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