Linux内核中Open-channel SSD子系统LightNVM的搭建与研究开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

随着数据爆炸式增长和存储需求的不断提高，传统的存储系统已经难以满足高性能、低延迟的应用需求。

固态硬盘（ssd）凭借其高速读写、低延迟等优势，逐渐取代传统机械硬盘（hdd）成为主流存储设备。

然而，传统的ssd架构存在着一些固有的性能瓶颈，例如主机cpu参与数据传输、flash闪存芯片内部并行度有限等，这些瓶颈限制了ssd性能的进一步提升。

2. 本选题国内外研究状况综述

近年来，open-channelssd作为一种突破传统ssd架构性能瓶颈的新型存储技术，受到了国内外学术界和工业界的广泛关注和研究。

1. 国内研究现状

国内对于open-channelssd的研究起步相对较晚，主要集中在高校和科研院所，例如清华大学、华中科技大学等，相关企业也在积极跟进，如华为、阿里巴巴等。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

本研究的主要内容包括以下几个方面:

1. 主要内容

1.lightnvm子系统架构研究:深入分析lightnvm子系统的架构设计，包括其模块划分、功能实现、关键数据结构等，为后续lightnvm子系统的搭建和性能优化奠定基础。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用理论分析、实验研究和仿真模拟相结合的方法，具体步骤如下：
1.理论学习阶段:深入学习open-channelssd和lightnvm的相关理论知识，包括其架构设计、工作原理、关键技术等，阅读相关文献和技术文档，为后续研究奠定理论基础。

2.实验平台搭建阶段:搭建lightnvm实验平台，包括硬件平台和软件平台的搭建。

硬件平台主要包括open-channelssd设备、服务器等；软件平台主要包括linux操作系统、lightnvm驱动程序等。

5. 研究的创新点

本研究的创新点在于：
1.基于真实硬件平台的lightnvm性能测试与分析:与传统的基于模拟器的lightnvm性能测试不同，本研究将基于真实的open-channelssd硬件平台进行性能测试，测试结果更加真实可靠，能够更准确地反映lightnvm子系统的性能。

2.针对lightnvm可靠性问题的改进方案:针对lightnvm子系统在可靠性方面存在的不足，本研究将提出相应的改进方案，例如优化垃圾回收机制、改进错误处理机制等，并通过实验验证改进方案的有效性，以提高lightnvm子系统的可靠性。

3.对lightnvm未来发展方向的展望:结合当前存储技术的发展趋势，本研究将对lightnvm子系统的未来发展方向进行展望，例如支持新型存储介质、应用于高性能存储系统等，为lightnvm子系统的未来发展提供参考。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

1. 周航, 毛剑, 陈海波, 等. 基于open channel ssd的固态硬盘存储系统性能优化[j]. 计算机工程与应用, 2022, 58(15): 91-100.

2. 刘俊, 张宇, 陈海波, 等. 面向open-channel ssd的ftl层设计与实现[j]. 计算机工程, 2021, 47(04): 1-11.

3. 吴迪, 邓倩妮, 舒继武, 等. 基于lightnvm的ssd存储系统性能优化研究[j]. 计算机工程, 2020, 46(01): 67-75.