陈玉标，李建中，高 宏

（哈尔滨工业大学 海量数据计算研究中心，哈尔滨 150001）

0 引 言

近些年，处理器和传统磁盘之间的性能代沟越来越大，外存储器的性能成为很多外存索引和算法的瓶颈。加之大数据时代的到来，使得该瓶颈缺点愈加明显。随着闪存和固态盘的出现，大大缩减处理器和外存存储器之间的代沟。由于闪存和固态盘的存储机理完全不同于磁盘，很多基于磁盘的优化研究不再有效。因而，近年来闪存存储设备已经引起大家强烈的兴趣和广泛研究，基于闪存和固态盘的数据管理也成为一个热门的研究领域。

早些年，数据管理系统中的索引和算法主要是针对磁盘的I／O 特性进行设计和优化。由于闪存介质和磁盘存储的原理完全不同，因而拥有完全不同的I／O 特性。磁盘又叫机械硬盘，其以磁作为存储介质，因而包含读写磁介质的磁头和驱动磁头的转动装置。当读写数据时，需要先将磁头指向读写的目标地址，这个过程叫做寻道，即通过转动盘片和移动磁头来定位数据在磁盘中的位置。然后，读取该位置的数据或将数据写进该位置。根据上述磁盘读写的过程很容易看出，磁盘读写对于顺序读写性能会比较好。当遇到随机读写时，大量的时间花费在寻道过程中，从而导致随机读写带宽极剧下降。闪存作为一种半导体电子设备，其内部不包含任何机械部件，完全靠电路控制来进行数据读写操作，避免了磁盘的缺点。因而，之前基于磁盘I／O 特点做的优化工作不再有效，在闪存固态盘上需要被重新设计和研究。……