牛德姣 贺庆建 蔡 涛 王 杰 詹永照 梁 军

(江苏大学计算机科学与通信工程学院 江苏镇江 212013)(djniu@ujs.edu.cn)

计算机系统中各部件的发展具有很大的不均衡，当前存储部件的读写速度远低于计算部件的处理能力，这导致了严重的存储墙问题[1].由于存在机械部件，传统的磁盘很难有效提高读写速度.基于Flash的固态存储设备具有较高的I/O性能，但存在写寿命短和仅支持以块为单位的读写操作等问题.当前出现了一系列NVM存储器件，如PCM[2],STT-RAM[3]和RRAM[4]等，具有支持以字节为单位的读写、较长的写寿命、低功耗和接近DRAM的读写速度等优势，成为解决存储墙问题的重要手段；同时NVM存储器件的写寿命和读写速度也还在不断提高.此外3D XPoint等技术的出现，使得用NVM改造现有基于Flash的固态存储设备、构建新型的高速固态存储系统成为当前研究的热点.

但现有I/O系统软件栈是面向低速外存系统所设计，难以适应高速固态存储系统读写性能较高的特性，相关研究表明在新型固态存储系统中I/O系统软件的开销占总开销的63%以上[5]，因此如何提高I/O系统软件的效率是固态存储系统中需要解决的重要问题.PCIe固态存储设备是当前构建高速固态存储系统的重要基础，但其具有较大的局限性；为了获得较高的传输效率PCIe接口以支持块访问方式为主，虽然可以改变每次传输的大小，但效率和灵活性还较低.当前操作系统还是使用块接口访问PCIe固态存储设备，无法利用内部NVM存储器件支持字节粒度读写的特点；……