CNS Core: Small: CPR for Flash-Based Storage Systems

CNS 核心:小型:基于闪存的存储系统的 CPR

基本信息

  • 批准号:
    2008453
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 48.83万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-10-01 至 2024-09-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The underlying hardware for flash memory-based solid-state drive (SSD) is becoming increasingly unreliable, and the current state-of-the-art approaches implement performance-sacrificing techniques to prevent data loss. This problem is exacerbated as the storage ages, causing performance unpredictability and making performance anomaly detection difficult. In the current capacity-invariant interface where the storage device exports a fixed capacity throughout its lifetime, an SSD has no other choice but to trade performance for reliability as it wears out. This project rethinks the existing storage interface from a holistic perspective by exploiting tradeoffs among capacity, performance, and reliability (CPR) and designing a flexible capacity-variant interface that allows the SSD to maintain performance while it gracefully reduces the number of exported blocks.The project involves three research thrusts. The first thrust is to quantify the error-induced performance degradation by building an SSD aging framework. The second thrust then builds a capacity-variant system and demonstrates the effectiveness of such an approach. Lastly, the project studies how capacity-variance can be extended across a heterogeneous aggregation of SSDs. The project is expected to have a major impact in the storage industry, as the problem it addresses is both timely and likely to get worse if left unchecked. A capacity-variant storage system can make storage system maintenance and provisioning easier, and this project will help educate students on the value and importance of cross-layer optimization and holistic design thinking.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.
基于闪存的固态硬盘(SSD)的底层硬件变得越来越不可靠,当前最先进的方法实施了牺牲性能的技术来防止数据丢失。随着存储的老化,这个问题会加剧,导致性能不可预测,并使性能异常检测变得困难。在当前的容量不变接口中,存储设备在其整个生命周期内输出固定的容量,SSD别无选择,只能在其耗尽时以性能换取可靠性。该项目通过在容量、性能和可靠性(CPR)之间进行权衡,并设计灵活的容量变化接口,使固态硬盘在保持性能的同时适当地减少导出数据块数量,从而从整体角度重新思考现有存储接口。该项目涉及三个研究重点。第一个推力是通过构建SSD老化框架来量化错误导致的性能降级。然后,第二个推力建立了一个能力可变的系统,并证明了这种方法的有效性。最后,该项目研究了如何在SSD的异类聚合中扩展容量差异。该项目预计将对仓储行业产生重大影响,因为它解决的问题既及时,如果不加以控制,情况可能会变得更糟。容量可变的存储系统可以简化存储系统的维护和资源调配,该项目将帮助学生了解跨层优化和整体设计思维的价值和重要性。该奖项反映了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(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A principled approach for selecting block I/O traces
选择块 I/O 跟踪的原则性方法
Wear leveling in SSDs considered harmful
Generating realistic wear distributions for SSDs
生成 SSD 的真实磨损分布
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知道了