非易失存储器(Non-Volatile Memory，NVM)有望成为下一代主存器件。由于可以提升存储容量，多层单元技术(multi-level cell，MLC)在NVM被广泛使用，但同时也面临NVM使用寿命降低的问题。现有的基于单层单元技术(single-level cell, SLC)的磨损均衡方案无法在MLC单元被磨穿之前及时地进行磨损均衡，也无法抵御对MLC单元进行恶意磨损的攻击。

为了解决MLC NVM中的磨损均衡问题，信息存储与光显示功能实验室博士生黄建明在华宇教授的指导下，提出了一种自适应的磨损均衡框架。通过观察磨损均衡粒度与系统寿命和性能相关。磨损均衡粒度越大，系统寿命越低而性能越高，反之亦然。图1展示了提出的自适应磨损均衡方法。通过实时监测缓存命中率可以获取系统性能状况，从而反向推导系统寿命。通过对多个磨损区域进行合并和分裂操作来调整磨损均衡粒度，最终实现较高的系统性能和寿命。图2展示了该方案可以将MLC NVM系统寿命提升到理想寿命的85.1%。

这项研究工作题为”An Efficient Wear-level Architecture using Self-adaptive Wear Leveling”，发表在中国计算机学会推荐的B类国际学术会议International Conference on Parallel Processing (ICPP20)。

图1 自适应调整磨损均衡粒度

图2 基于不同磨损均衡方案下的系统寿命

研究工作得到了国家自然科学基金和中央高校基本科研专项资金等项目的资助。