[發明專利]一種基于負載控制的提高閃存固態硬盤持久性方法

有效

• 申請號: 201210251408.7
• 申請日: 2012-07-19
• 公開（公告）號: CN103019615A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 張菁;廖湘科;任怡;吳慶波;易曉東;何連躍;戴華東;管劍波
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06
• 代理公司: 國防科技大學專利服務中心 43202
• 代理人: 郭敏

1.一種基于負載控制的提高閃存固態硬盤持久性方法，其特征在于包括以下步驟：

第一步，構建分流緩沖持久性保障系統：在內存中建立分流緩沖器，分流緩沖器分為三個區：候選區、緩沖區和溢出區；寫入的數據按到達時間順序先放置在候選區，候選區裝滿后從候選區移入緩沖區，緩沖區裝滿后從緩沖區移入溢出區；閃存固態硬盤通過主板上的外部設備擴展接口PCI連接中央處理器CPU；

第二步，在計算機操作系統應用層安裝主控軟件，由主控軟件對分流緩沖器、閃存固態硬盤、機械磁盤的讀寫進行控制，并在內存中建立各種計數器模塊，包括：

分流緩沖器計時器，用于記錄從上次分流緩沖器刷寫數據到當前時刻經過了多久；

分流緩沖器熱度記錄器，用于記錄分流緩沖器中每個數據的熱度，分流緩沖器第m條數據的熱度記為C_m，每當該條數據被訪問一次時，它對應的熱度C_m加1，m為正整數；

閃存固態硬盤熱度記錄器，用于記錄閃存固態硬盤中存儲的每個Block的熱度，每當某個Block中的任意一條數據被訪問一次，該Block的熱度加1；

閃存固態硬盤計時器，用于記錄每個Block數據在閃存固態硬盤中存放了多久；

熱度閥值C，當數據熱度小于C時將該數據從分流緩沖器移出寫入機械磁盤；

第三步，由主控軟件對分流緩沖持久性保障系統進行初始化：

3.1根據所使用的閃存固態硬盤設備信息設定最大擦除次數PE，并根據用戶需求和負載情況設定一個期望壽命L_E；

3.2讀取當前內核時間，記為開始時間t₀；

3.3對各計數器模塊賦值：將分流緩沖器計時器初始化為0并開始計時；將分流緩沖器熱度記錄器、閃存固態硬盤熱度記錄器、閃存固態硬盤計時器、熱度閥值C均初始化為0，令變量m＝0；

3.4將分流緩沖器中的三個區清空；

第四步，采用以下方法對閃存固態硬盤進行持久性保證：

4.1計算負載寫入最小間隔時間T_H，其中S為閃存固態硬盤中的Block的個數；

4.2判斷當前分流緩沖區計時器記錄的時間T_SB是否大于T_H，若是，則轉4.3，否則轉第五步；

4.3判斷候選區是否裝滿，若是則轉4.4，否則回到4.3繼續等待直到候選區裝滿；

4.4計算候選區單位時間熱度，計算閃存固態硬盤中每個Block的單位時間熱度，將候選區單位時間熱度與閃存固態硬盤中單位時間熱度最小的Block進行對比，若候選區單位時間熱度大于閃存固態硬盤中單位時間熱度最小的Block，則轉4.5，否則轉第五步。

4.5將閃存固態硬盤中單位時間熱度最小的Block遷移到機械磁盤，然后擦除該Block，將候選區數據寫入該Block，將閃存固態硬盤熱度記錄器中對應該Block的熱度和閃存固態硬盤計時器中對應該Block的時間清零；

4.6調整負載寫入最小間隔時間為T’_H，其中t為閃存固態硬盤當前使用了多久，由當前內核時間減去開始時間t₀可求得，K為閃存固態硬盤當前已經歷的擦除次數；

4.7將m和熱度閥值C清0；

4.8判斷是否從鍵盤接收到用戶中斷，若有中斷則轉第六步，若無中斷則返回第四步；

第五步，對分流緩沖器中的數據進行篩選分流，方法是：

5.1判斷分流緩沖器中的緩沖區是否裝滿，若是，執行5.2，否則轉第四步。

5.2進行數據篩選，讀取分流緩沖器熱度記錄器，得到第m條數據的熱度為C_m，若C_m小于C，執行5.3，否則m加1，轉5.4；

5.3將第m條數據移出分流緩沖器，寫入機械磁盤，然后將分流緩沖器中第m條之后的各條數據依次向前移動一位，返回第三步；

5.4比較m與候選區總數據條數，若m小于等于候選區總數據條數，轉5.2繼續篩選，否則轉5.5.

5.5將m清0，熱度閥值C＝C+1，轉5.2；

第六步，結束。

2.如權利要求1所述的基于負載控制的提高閃存固態硬盤持久性方法，其特征在于Block所述分流緩沖器中的三個區都與Block大小相等，Block是閃存固態硬盤上存儲的數據單位，即塊。