CNS Core: Small: RUI: A Holistic Approach to Taming Unaligned Writes in Flash Drives
CNS 核心:小型:RUI:驯服闪存驱动器中未对齐写入的整体方法
基本信息
- 批准号:1906541
- 负责人:
- 金额:$ 25.67万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2019
- 资助国家:美国
- 起止时间:2019-10-01 至 2023-09-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Flash based solid-state disks (SSDs) are replacing hard-disk drives in various storage systems from high-end servers in data centers to mobile computers on the edges of the cloud. Due to the architectural nature of SSDs, performance-sensitive applications may generate a large number of unaligned writes, which may lead to load imbalance and write space amplification in the constituent non-volatile memory chips. This project will investigate a new approach called WAFlash, to alleviate the side-effects of unaligned writes in SSDs.To eliminate the unaligned writes caused by suboptimal data layout, this project will investigate new strategies to store multiple valid versions of the data in flash to remove the read-modify-write operations from the critical I/O (Input/Output) path, and a page-compaction scheme to further reduce the number of partial-page writes to circumvent write amplification. This project includes four research tasks: (1) design of partial-page congestion-aware buffer replacement schemes, (2) design of flash translation layer (FTL) to support multi-version partial-pages in SSDs, (3) FTL algorithms supporting partial page compaction, and (4) system implementation and evaluation.The project will benefit a wide variety of scientific, and business intelligence applications that are mission-critical, latency-sensitive, and/or data-intensive because SSDs play an important role in the storage market. Research findings will be integrated into undergraduate-level courses as OpenSSD labs. As an RUI (Research in Undergraduate Institution) project, the investigator will provide research training for undergraduate students. Investigator will also involve high schools, delivering lectures on computer systems research, and encourage women and minority students to pursue information technology related careers. Post-publication data including code and results from the WAFlash project will be stored in a public code repository https://gitlab.encs.vancouver.wsu.edu/xuechen.zhang/waflash.git as open source. All data are stored in electronic format for at least 5 years.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
从数据中心的高端服务器到云边缘的移动计算机,基于闪存的固态硬盘(SSD)正在取代各种存储系统中的硬盘驱动器。由于SSD的架构性质,对性能敏感的应用程序可能会生成大量未对齐的写入,这可能会导致组成非易失性存储芯片的负载失衡和写入空间放大。该项目将研究一种名为WAFlash的新方法,以缓解SSD中未对齐写操作的副作用。为了消除因次优数据布局而导致的未对齐写操作,该项目将研究在闪存中存储多个有效数据版本的新策略,以消除关键I/O(输入/输出)路径中的读-修改-写操作,以及一种页面压缩方案,以进一步减少部分页面写入的数量,以避免写入放大。该项目包括四个研究任务:(1)设计部分页面拥塞感知的缓冲区替换方案;(2)设计闪存转换层(FTL)以支持固态硬盘中的多版本局部页面;(3)支持部分页面压缩的闪存转换层(FTL)算法;(4)系统实现和评估。由于固态硬盘在存储市场中扮演着重要的角色,因此该项目将有利于各种任务关键型、延迟敏感型和/或数据密集型的科学和商业智能应用。研究成果将作为OpenSSD实验室整合到本科课程中。作为研究型本科院校的一个项目,调查员将为本科生提供研究性培训。调查员还将让高中参与,讲授计算机系统研究,并鼓励女性和少数族裔学生从事与信息技术相关的职业。发布后的数据,包括WAFlash项目的代码和结果,将作为开源存储在公共代码库https://gitlab.encs.vancouver.wsu.edu/xuechen.zhang/waflash.git中。所有数据都以电子格式存储至少5年。这一裁决反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。
项目成果
期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
NVAlloc: rethinking heap metadata management in persistent memory allocators
- DOI:10.1145/3503222.3507743
- 发表时间:2022-02
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Zheng Dang;Shuibing He;Peiyi Hong;Zhenxin Li;Xuechen Zhang;Xian-He Sun;Gang Chen
- 通讯作者:Zheng Dang;Shuibing He;Peiyi Hong;Zhenxin Li;Xuechen Zhang;Xian-He Sun;Gang Chen
High-Performance PMEM-Aware Collective I/Os
高性能 PMEM 感知集体 I/O
- DOI:
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Keegan Sanchez;AlexGavin;Suren Byna;Kesheng Wu;Xuechen Zhang
- 通讯作者:Xuechen Zhang
Accelerating Tensor Swapping in GPUs With Self-Tuning Compression
- DOI:10.1109/tpds.2022.3193867
- 发表时间:2022-12
- 期刊:
- 影响因子:5.3
- 作者:Ping Chen;Shuibing He;Xuechen Zhang;Shuaiben Chen;Peiyi Hong;Yanlong Yin;Xian-He Sun
- 通讯作者:Ping Chen;Shuibing He;Xuechen Zhang;Shuaiben Chen;Peiyi Hong;Yanlong Yin;Xian-He Sun
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- DOI:10.1109/nas51552.2021.9605418
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Wu, Yekang;Zhang, Xuechen
- 通讯作者:Zhang, Xuechen
WAFLASH: Taming Unaligned Writes in Solid-State Disks
- DOI:10.1109/nas55553.2022.9925375
- 发表时间:2022-10
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Shuibing He;M. Myers;Xuehao Duan;Keegan Sanchez;Xuechen Zhang
- 通讯作者:Shuibing He;M. Myers;Xuehao Duan;Keegan Sanchez;Xuechen Zhang
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