王龙翔,董凯,王鹏博,董小社,张兴军,朱正东,张利平

(1.西安交通大学计算机科学与技术学院,710049,西安;2.西安美术学院信息中心,710065,西安)

近年来,随着半导体技术的不断发展,固态硬盘(SSD)的每字节存储成本在不断下降。无论是个人计算机还是数据中心服务器,SSD正在逐渐取代机械硬盘(HDD)成为主要存储设备。与HDD相比,SSD具有更高的性能和更低的功耗,并且更加抗振动干扰。随着3DXpoint等新型非易失性介质(NVM)的发展,基于NVM的新一代SSD将具有更加优异的性能。

重复数据删除作为一项高效的数据精简技术,在存储系统中得到了广泛应用[1]。随着SSD成为了主流的存储设备,如何针对SSD的特点优化重复数据删除方法的性能成为了研究者关注的问题[2-5]。Gupta等指出,在普通文件系统的I/O负载中存在重复数据,对SSD写入数据进行重复数据删除是有效的[6]。Chen等提出CaFTL方法,在SSD内部FTL层实现了重复数据删除[7]。通过在SSD的写入路径中识别重复数据,避免这些数据写入flash介质中,可以延长SSD寿命。重复数据删除需要对数据块计算SHA-1哈希值作为指纹进行数据查重操作。然而,计算SHA-1哈希值是一项计算密集型任务,在SSD的写入路径中加入重复数据删除会增加写入延迟,降低数据写入吞吐率。在基于NVM的SSD中,由于数据I/O操作延迟不断降低,吞吐率不断增加,该问题会更加严重。文献[8]指出,在传统HDD设备中,基于SHA-1的指纹计算执行时间约占重复数据删除操作总时间的21%,在NVM存储系统中,这一比例上升至44%。因此,如何降低SHA-1指纹计算开销成为了提高高性能SSD中重复数据删除性能的关键问题。……