Flash-based disk caches, for example Bcache and Flashcache, has gained tremendous popularity in industry in the last decade because of its low energy consumption, non-volatile nature and high I/O speed. But these cache systems have a worse write performance than the read performance because of the asymmetric I/O costs and the the internal GC mechanism. In addition to the performance issues, since the NAND flash is a type of EEPROM device, the lifespan is also limited by the Program/Erase (P/E) cycles. So how to improve the performance and the lifespan of flash-based caches in write-intensive scenarios has always been a hot issue. Benefiting from Open-Channel SSDs (OCSSDs), we propose a write-friendly flash-based disk cache system, which is called WLFC (Write Less in the Flash-based Cache). In WLFC, a strictly sequential writing method is used to minimize the write amplification. A new replacement algorithm for the write buffer is designed to minimize the erase count caused by the evicting. And a new data layout strategy is designed to minimize the metadata size persisted in SSDs. As a result, the Over-Provisioned (OP) space is completely removed, the erase count of the flash is greatly reduced, and the metadata size is 1/10 or less than that in BCache. Even with a small amount of metadata, the data consistency after the crash is still guaranteed. Compared with the existing mechanism, WLFC brings a 7%-80% reduction in write latency, a 1.07*-4.5* increment in write throughput, and a 50%-88.9% reduction in erase count, with a moderate overhead in read performance.


翻译:以闪存为基础的闪存缓存,例如Bcache 和 Flashcache等,在过去10年中,由于能源消耗低、非挥发性性质和I/O型速度高,在行业中获得了巨大的受欢迎程度。但是,由于I/O成本不对称和内部GC机制,这些缓存系统的写性能比阅读性能差。除了性能问题,由于NAND闪存是一种EEPROM设备,寿命也仍然受到程序/Eras(P/E)周期的限制。因此,如何改进50个基于闪存的快速缓存在书面密集情景中的性能和使用寿命,这一直是个热点问题。从开放的互联网SSDSD(OCs)中受益,我们建议采用一个便于写入的闪存取性快存储性能系统,称为WLFC(在闪存的缓存中,WLF) 。在WLFC中,使用严格的按顺序书写方法来尽量减少写缩。为写缓冲设计新的替换算法,以尽量减少因拆解而导致的清除结果。新的数据值。在1个数据布局中,在SDLDDLD中, 正在大幅减少一个将数据缩缩缩缩。

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