[發明專利]減小固態硬盤寫放大的方法及系統

有效

• 申請號: 201210202638.4
• 申請日: 2012-06-19
• 公開（公告）號: CN102841850A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 何浩
• 申請（專利權）人: 記憶科技（深圳）有限公司
• 主分類號: G06F12/02
• 分類號: G06F12/02
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 劉健;黃韌敏

技術領域

本發明涉及計算機技術領域，尤其涉及一種減小固態硬盤寫放大的方法及系統。

背景技術

在固態存儲系統中，寫放大是一個重要的概念。它是硬盤實際上寫入的數據量和主機要求寫入數據量的一個比值，應當控制在較小的范圍內。閃存的讀寫最小單位是頁（page），而擦除的最小單位是塊（block）。目前常見的物理塊具有256個頁，這樣會產生在一個塊內既有有效頁又有無效頁。垃圾回收的功能就是在系統空閑空間不足時候將塊中的有效頁搬移到統一的空閑塊中，然后把產生的垃圾塊擦除從而產生多余的空閑塊。另外，閃存物理塊的擦除次數是有限的，最新工藝的MLC(Multi-Level?Cell，多層單元)擦寫次數一般只有3000~5000次。在固態存儲設備使用期間，由于主機端寫入數據序列的差異，會產生冷熱數據。冷數據被更新的頻率很低，其所占用的物理塊被擦的次數很低；而熱數據所占用的物理塊則相反。如果不做特殊的磨損均衡處理，熱數據占用的塊被頻繁使用，將提前到達其壽命。因此，需要不斷的把冷數據搬移到擦寫次數較高的塊上，而熱數據則寫入到擦除次數較少的塊上，達到磨損均衡的效果，這樣做的結果勢必會增加搬移數據的次數，導致寫放大的增加。當然還有其它因素影響寫放大，而寫放大的增加會使固態硬盤壽命的縮短。

在現有相關技術中，主要是優化垃圾回收和磨損均衡等算法，來降低寫放大。例如，在搜索將要進行數據搬移的源block時選擇有效頁最小的，使得一次搬移的數據最少；或者放寬磨損均衡的觸發條件，降低搬移的次數。這些算法的優化雖然可以在一定程度上降低寫放大，但也會降低垃圾回收和磨損均衡的效率。另外，這些算法在數據搬移的過程后沒有考慮到被主機復寫部分數據的情況。

綜上可知，現有的固態硬盤減小寫放大的技術，在實際使用上顯然存在不便與缺陷，所以有必要加以改進。

發明內容

針對上述的缺陷，本發明的目的在于提供一種減小固態硬盤寫放大的方法及系統，可以減少數據的搬移量，有效的降低固態硬盤的寫放大。

為了實現上述目的，本發明提供一種減小固態硬盤寫放大的方法，所述方法包括：

當所述固態硬盤有數據搬移時，判斷主機端的寫緩存中是否儲存有與所述被搬移的有效數據頁相同的數據頁，若是，則將所述有效數據頁進行無效處理，否則進行正常數據搬移。

根據本發明的減小固態硬盤寫放大的方法，所述判斷主機端的寫緩存中是否儲存有與所述被搬移的有效數據頁相同的數據頁步驟包括：

獲取所述被搬移的有效數據頁的邏輯地址；

檢查所述主機端的寫緩存，若所述主機端的寫緩存中存在數據頁的邏輯地址與所述被搬移的有效數據頁的邏輯地址相同，則確定該數據頁與所述被搬移的有效數據頁相同。

根據本發明的減小固態硬盤寫放大的方法，所述方法還包括：

在預定時間間隔內檢查所述寫緩存中寫入的邏輯地址的排列規則，并根據所述邏輯地址的排列規則預測所述主機端的寫入規則。

根據本發明的減小固態硬盤寫放大的方法，若在預定時間間隔內檢查所述寫緩存中寫入的邏輯地址是順序寫入，且寫入的邏輯地址數量達到預設值，則確定所述主機端會在后序順序寫入所述預設值數量的連續的邏輯地址。

本發明還提供一種減小固態硬盤寫放大的系統，所述系統包括：

判斷模塊，用于當所述固態硬盤有數據搬移時，判斷主機端的寫緩存中是否儲存有與所述被搬移的有效數據頁相同的數據頁，若是，則交由無效處理模塊處理，否則進行正常的數據搬移；

無效處理模塊，用于主機端的寫緩存中儲存有與所述被搬移的有效數據頁相同的數據頁時，將所述被搬移的有效數據頁進行無效處理。

根據本發明的減小固態硬盤寫放大的系統，所述判斷模塊包括：

獲取子模塊，用于獲取所述被搬移的有效數據頁的邏輯地址；

檢查子模塊，用于檢查所述主機端的寫緩存，若所述主機端的寫緩存中存在數據頁的邏輯地址與所述被搬移的有效數據頁的邏輯地址相同，則確定該數據頁與所述被搬移的有效數據頁相同。

根據本發明的減小固態硬盤寫放大的系統，所述固態硬盤還包括寫預測模塊，用于在預定時間間隔內檢查所述寫緩存中寫入的邏輯地址的排列規則，并根據所述邏輯地址的排列規則預測所述主機端的寫入規則。

根據本發明的減小固態硬盤寫放大的系統，若在預定時間間隔內檢查所述寫緩存中寫入的邏輯地址是順序寫入，且寫入的邏輯地址數量達到預設值，則所述寫預測模塊確定所述主機端會在后序順序寫入所述預設值數量的連續的邏輯地址。