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An efficient wear-leveling-aware multi-grained allocator for persistent memory file systems

Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering 2023年第5期24卷 688-702页

作者： Zhiwang YU Runyu ZHANG Chaoshu YANG Shun NIE Duo LIU State Key Laboratory of Public Big Data College of Computer Science and TechnologyGuizhou UniversityGuiyang 550000China College of Computer Science Chongqing UniversityChongqing 404100China

Persistent memory(PM)file systems have been developed to achieve high performance by exploiting the advanced features of PMs,including nonvolatility,byte addressability,and dynamic random access memory(DRAM)like ***,these PMs suffer from limited write *** space management strategies of PM file systems can induce a severely unbalanced wear problem,which can damage the underlying PMs *** this paper,we propose a Wear-leveling-aware multi-grained allocator,called WMAlloc,to achieve the wear leveling of PMs while improving the performance of file *** adopts multiple min-heaps to manage the unused space of *** heap represents an allocation ***,WMAlloc allocates less-worn blocks from the corresponding min-heap for allocation ***,to avoid recursive split and inefficient heap locations in WMAlloc,we further propose a bitmap-based multi-heap tree(BMT)to enhance WMAlloc,namely,*** implement WMAlloc and WMAlloc-BMT in the Linux kernel based on NOVA,a typical PM file *** results show that,compared with the original NOVA and dynamic wear-aware range management(DWARM),which is the state-of-the-art wear-leveling-aware allocator of PM file systems,WMAlloc can,respectively,achieve 4.11×and 1.81×maximum write number reduction and 1.02×and 1.64×performance with four workloads on ***,WMAlloc-BMT outperforms WMAlloc with 1.08×performance and achieves 1.17×maximum write number reduction with four workloads on average.

关键词： File system Persistent memory Wear-leveling multi-grained allocator

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