Melhorando Cache de Disco Baseado em NAND Flash

Flash é um dispositivo de armazenamento amplamente utilizado que fornece alta densidade e baixo consumo de energia, propriedades atraentes para computação de uso geral. Hoje, sua aplicação usual está em dispositivos portáteis de propósito especial, como tocadores de MP3. Neste artigo, examinamos seu uso no domínio de servidores - um ambiente de propósito mais geral. O escalonamento agressivo de processos e o uso de células de múltiplos níveis continuam a melhorar a densidade à frente das previsões da Lei de Moore, tornando o flash ainda mais atraente como uma solução de memória de propósito geral. Infelizmente, a confiabilidade limita o uso do flash. Para considerar seriamente o flash no domínio dos servidores, deve existir suporte arquitetural para abordar essa preocupação. Este artigo primeiro mostra como o flash pode ser usado nas plataformas de servidores atuais como um cache de disco. Em seguida, propõe duas melhorias. A primeira melhora o desempenho e a confiabilidade ao dividir caches de disco baseados em flash em regiões de leitura e gravação separadas. A segunda melhora a confiabilidade ao empregar um controlador de memória flash programável. Ele pode alterar a força do código de erro (número de bits corrigíveis) e o número de bits que uma célula de memória pode armazenar (densidade da célula) de acordo com as demandas da aplicação. Nossos estudos mostram que o flash reduz o consumo total de energia da memória do sistema e do disco rígido em até 3 vezes, mantendo o desempenho. Também mostramos que a vida útil do flash pode ser melhorada em um fator de 20 ao usar um controlador de memória flash programável, se alguma degradação de desempenho (abaixo de 5%) for aceitável.