NAND Flash垃圾回收算法：页合并更新研究

"基于页合并更新的NAND_Flash垃圾回收算法研究" 这篇工学硕士学位论文探讨了NAND Flash存储器中的垃圾回收算法，特别是关注基于页合并更新的方法。作者王萌在电子科学与技术领域，研究方向为嵌入式系统与固态存储技术，由徐晖教授指导，于2012年完成于国防科学技术大学研究生院。 NAND Flash作为一种非易失性存储技术，由于其高密度、低功耗的特性，广泛应用于移动设备和固态硬盘等。然而，由于其内在的擦除和写入机制，NAND Flash在数据更新过程中会产生“垃圾”，即无效的数据块，这需要通过垃圾回收算法来解决。 论文首先介绍了NAND Flash垃圾产生的机理，主要源于闪存的块级擦除和页级写入操作。当数据需要更新时，旧的数据页不能直接被覆盖，必须先将其所在块擦除，然后才能写入新数据，从而产生垃圾。接着，论文讨论了现有的垃圾回收技术，包括如何选择需要回收的块，以及如何有效地进行数据迁移。 论文的核心在于提出了一种基于数据页合并更新的高效垃圾回收算法。该算法关注如何在垃圾回收过程中，通过识别和合并相似数据页来减少不必要的写入操作，从而降低写入放大。作者提出了数据分类算法，用于识别和归类相似数据，以及计算数据页之间的相似度。数据相似性的定义和计算方法是这一算法的关键，它允许系统合并相似的数据，减少单独写入的次数，降低对闪存单元的磨损。 此外，论文还阐述了如何选择最佳的垃圾回收时机，以及如何选择预回收块和确定最终回收块的策略。同时，算法充分考虑了损耗均衡，避免大量数据迁移导致的性能下降，并充分利用预留空间以提高整体系统性能。 在仿真分析部分，作者设计了评估垃圾回收算法效果的方法，进行了仿真实验，分析了算法在不同条件下的表现，证明了所提算法在提高回收效率、减少写入放大、优化损耗均衡以及有效利用预留空间等方面的优越性。 这篇论文深入研究了NAND Flash存储器的垃圾回收问题，提出的基于页合并更新的算法为优化固态存储系统的性能提供了新的思路和实践方案。