[發明專利]并行閃存轉換層方法與系統

有效

• 申請號: 201210016918.6
• 申請日: 2012-01-18
• 公開（公告）號: CN102609218A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 胡事民;談鑒鋒;白石;廖學良
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06;G06F12/02
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

技術領域

本發明涉及計算機存儲技術領域，特別涉及一種并行閃存轉換層方法與系統。

背景技術

目前，NAND閃存被廣泛應用于移動電子產品，如移動電話、MP3/MP4播放器、數碼相機、掌上電腦、平板電腦、筆記本電腦等。通常閃存用于取代磁盤驅動器，作為非易失性的二級存儲介質。與磁盤相比，閃存允許隨機訪問，具有能耗低、吞吐量高、體積小、抗沖擊和便攜性等優點。移動電子設備制造商和用戶越來越重視閃存的主要原因是，NAND閃存的容量不斷增加，但其價格卻不斷下降。然而，NAND閃存寫入和擦除操作消耗的時間較長是存儲系統主要的性能瓶頸。

閃存轉換層(FTL，Flash?Translation?Layer)是文件系統和下層閃存的一個中間層，為文件系統提供一個同磁盤一樣的操作接口。使用閃存轉換層可以將閃存的擦除操作延后，使應用程序正?？焖龠\行。一般來說，閃存轉換層不能減少文件系統對閃存的寫操作，因為它的核心是提供邏輯地址到物理地址的映射。

閃存轉換層可分為三類：頁映射、塊映射和混合映射閃存轉換層。頁是讀寫閃存的基本數據單元。塊是閃存擦除操作的基本數據單元。頁映射閃存轉換層有較好的性能，但需要較多的內存來存儲地址映射信息。塊映射閃存轉換層可以節省大量用于存儲映射信息的內存空間，但他們的性能比較低?；旌嫌成溟W存轉換層提供高性能和低內存要求的平衡，然而通常過于復雜、不容易實現。

傳統閃存轉換層很少考慮到閃存所提供的并行操作屬性，NAND閃存寫入和擦除操作消耗的時間制約了電子產品的閃存存儲性能。

發明內容

本發明的目的旨在至少解決上述技術缺陷之一。

為此，本發明的第一個目的在于提供一種并行閃存轉換層方法，該方法通過并行讀寫，充分利用并行閃存的優良特性，減少寫入和擦除時間，從而降低復雜度，獲得高性能。本發明的第二個目的在于提供一種并行閃存轉換層系統。

為達到上述目的，本發明第一方面的實施例提出一種并行閃存轉換層方法，包括如下步驟：建立頁組和塊為單位的混合地址映射機制，其中，頁組可分為邏輯頁組和物理頁組，塊可分為邏輯塊和物理塊；當文件系統發送的I/O請求的數量超過預設請求閾值時，建立I/O請求隊列，并將超出所述預設請求閾值的I/O請求放入所述I/O請求隊列；根據所述混合地址映射機制對所述I/O請求隊列中的I/O請求分為多組I/O請求子隊列，對所述每組I/O請求子隊列并行讀寫操作，其中，每組所述I/O請求子隊列包括多個I/O請求，所述多個I/O請求可并行操作。

根據本發明的并行閃存轉換層方法，充分發掘并利用并行閃存的并行屬性，能夠自動的將并行閃存上的可并行操作進行同時處理，以此減少處理數據輸入輸出和存儲系統垃圾回收的時間，并且減少用于存儲映射信息的內存空間，從而降低復雜度，提升存儲系統的效率，獲得高性能。

在本發明的一個實施例中，所述建立頁組和塊為單位的混合地址映射機制，進一步包括：將并行閃存劃分為多個物理塊，以及將每個所述物理塊劃分為多個物理頁組；

將邏輯塊數據劃分為多個邏輯頁組；

在所述并行閃存的物理塊上將所述物理頁組分配至所述邏輯頁組；

當所述邏輯頁組更新時，重新將對應的所述物理塊上的所述物理頁組分配至所述邏輯頁組。

在本發明的一個實施例中，如果所述邏輯塊更新后的數據超過對應的所述物理塊的所述物體頁組的存儲容量后，對所述邏輯塊分配新的物理塊。

在本發明的一個實施例中，對同一個所述邏輯頁組的多個所述物理頁組設置標示符，其中，所述標示符用于指示所述物理頁組為有效數據或無效數據。

在本發明的一個實施例中，其特征在于，設置每個所述頁組的大小為2-4千字節，且每個所述塊的大小為128-256千字節。

在本發明的一個實施例中，所述對所述每組I/O請求子隊列中的I/O請求并行讀寫操作在可并行的存儲電子板上執行。

在本發明的一個實施例中，所述可并行的存儲電子板大小為256或512兆字節。

在本發明的一個實施例中，所述的并行閃存轉換層方法還包括如下步驟：

根據所述物理頁組的標示符，回收標記為無效數據最多的數據塊，建立回收塊集合；

從所述回收塊集合中查找可并行擦除的物理塊，并對所述可并行擦除的物理塊進行并行擦除操作。

在本發明的一個實施例中，并行閃存轉換層方法還包括如下步驟：

設置空閑塊列表，其中，所述空閑塊列表存儲有擦除后的物理塊；