基于负载均衡理论的闪存调制码

本文考虑了具有单元电平的实际多级闪存存储系统的调制码。我们不是最大化设备的寿命 [Ajiang-isit07-01, Ajiang-isit07-02, Yaakobi_verdy_siegel_wolf_allerton08, Finucane_Liu_Mitzenmacher_aller08]，而是最大化每个单元电平存储的平均信息量，定义为存储效率。使用此框架，我们表明最坏情况准则 [Ajiang-isit07-01, Ajiang-isit07-02, Yaakobi_verdy_siegel_wolf_allerton08] 和平均情况准则 [Finucane_Liu_Mitzenmacher_aller08] 是我们目标函数的两个极端情况。提出了一种自随机化调制码，对于任意输入字母表和 i.i.d. 输入分布，该码是渐近最优的。在实际闪存系统中，单元电平的数量仅中等大小。因此，当 $L\to\infty$ 时的渐近性能可能无法说明全部情况。使用负载均衡理论的工具，我们分析了自随机化调制码的存储效率。结果表明，当单元电平数量仅中等大小时，只有一小部分单元被利用。我们还提出了一种负载均衡调制码，基于一种称为“两个随机选择的威力” [Mitzenmacher96thepower] 的现象，以提高实际系统的存储效率。理论分析和仿真结果表明，我们的负载均衡调制码可以为实际闪存存储系统带来显著的增益。尽管是伪随机的，但对于 i.i.d. 输入，我们的方法实现了与基于两个随机选择威力的纯随机方法相同的负载均衡性能。