1.1研究目的

本文的研究目的在于通过对Open-Channel Solid State Drive（开放通道固态驱动器，以下简称为Open-Channel SSD）在虚拟机下的搭建，了解搭建过程。LightNVM是Linux内核中基于Open-Channel SSD的子系统，熟悉LightNVM的原理，并对搭建好的Open-Channel SSD进行测试研究。以达到熟练使用Open-Channel SSD的目的，为后续的在其上进行研究解决问题，做好理论和技术准备。

1.2 研究意义

随着SSD在数据中心和存储阵列中的普及，SSD预计在未来几年成为二级存储的主要形式，尽管由于优越的性能取得了成功，但是SSD仍然存在许多不足之处：Log-on-log、较大的尾部延迟、不可预测的I/O延迟和资源利用不足。因此一种新型的Open-Channel SSD，正在市场上出现，它是解决传统SSD缺点，管理和均衡与吞吐量、延迟、功耗和容量相关的极好的平台。Open-Channel SSD通过揭露了其内部结构和特性，使主机可以控制数据放置和物理的I/O调度。

LightNVM[1]是Linux内核中基于Open-Channel SSD的子系统，它为Open-Channel SSD提供了三个级别的抽象：NVMe（Non-Volatile Memory Express）设备驱动程序、LightNVM子系统、高级I / O接口。它通过Physical Page Address I / O（以下简称PPA I/O）接口向主机提供对于Open-Channel SSD的访问。LightNVM还提供分区管理器和可调的块I / O接口。与传统NVMe SSD相比，LightNVM提供了低开销和显着的灵活性，减少了读取的可变性，以及获得了可预测的延迟。因此本文的研究意义在于掌握Open-Channel SSD在虚拟机下的搭建过程，学习和熟悉LightNVM的原理，通过对搭建好的Open-Channel SSD进行研究测试，熟悉掌握它的使用，为后续在其上解决问题做好理论和技术准备。

1.3 研究现状

随着SSD的普及，新型的Open-Channel SSD不同于传统的SSD，它们将SSD的内部并行性暴露给主机，允许主机对其进行管理，向主机提供三种属性：I / O隔离[2]，可预测的延迟和软件定义的非易失性存储器。

I / O隔离提供了一种将SSD容量划分为映射设备并行单元（LUN）的多个I / O通道的方法。这使得Open-Channel SSD可以用于多租户应用程序，而无需租户互相干扰。

可预测的延迟，通过在主机中控制何时，何地以及如何将I / O提交给SSD来实现可预测的延迟。

软件定义的非易失性存储器。通过将SSD闪存转换层集成到主机中，可以在自包含的闪存转换层，文件系统集成或应用程序本身中应用工作负载优化。