[發明專利]固態硬盤及其空間管理方法

有效

• 申請號: 201310468703.2
• 申請日: 2013-10-09
• 公開（公告）號: CN103559138B
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發明（設計）人: 康春
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: G06F12/02
• 分類號: G06F12/02
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

技術領域

本發明涉及數據存儲領域，尤其涉及一種固態硬盤及其空間管理方法。

背景技術

固態硬盤（SolidStateDisk，簡稱SSD）采用電子存儲介質進行數據存 儲和讀取，突破了傳統機械硬盤的性能瓶頸，擁有極高的存儲性能。SSD采 用閃存（Flash）芯片作為電子存儲介質，具有無噪音、低功耗、質量輕、無 結構限制的優點，可以根據實際應用需求設計出各種接口不同、形狀不同的 電子硬盤。SSD的存儲空間通常可以包括數據區和冗余區，冗余區可以占存 儲單元的5%～30%。由于Flash具有先擦后寫的訪問特性，在SSD數據寫入的 過程中，需要申請SSD中數據區的空白塊來保存主機寫入的數據。如果數據 區的空白塊不足，可以將數據區中的某些塊的有效數據移動到冗余區，并將 這些塊掛在垃圾回收鏈上，再啟動垃圾回收，將這些塊的數據擦除而變成空 白塊，并將這些塊加入空白塊表，后續可以從空白塊表申請空白塊以保存寫 入的數據。

SSD的數據區可能出現壞塊，隨著壞塊在SSD中所占的比例的不斷增加， 在SSD可使用的空白塊越來越少時，需要頻繁啟動垃圾回收來獲得空白塊， 占用了大量的SSD資源，造成SSD在壽命后期性能下降。通常當壞塊在SSD 中所占的比例增加至一定數值時，可以將原本屬于冗余區的塊替代壞塊作為 數據區的一部分。

通常，冗余區在SSD中所占比例約為5%～30%，隨著壞塊的不斷增加， 冗余區的可用空間不斷減少，當冗余區中的可用空間耗盡時，在SSD數據區 存滿后無法擦除，即使SSD仍然還有70%以上數據區的塊是健康的，仍然會 導致SSD整盤失效，因此，Flash資源利用率低，SSD使用壽命短。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，如何提高SSD的使用壽命。

第一方面，本發明提供了一種固態硬盤空間管理方法，其特征在于，包 括：

判斷所述固態硬盤的冗余區的可用空間是否滿足設定條件；

在所述冗余區的可用空間不滿足設定條件的情況下，將所述固態硬盤的 數據區中的至少一個邏輯單元號LUN設置為失效；

釋放失效的LUN中的邏輯塊地址LBA映射關系，所述LBA映射關系為寫 入所述數據區中的有效數據的LBA與物理地址之間的映射關系；

將釋放了所述LBA映射關系的LUN所映射的存儲空間作為所述冗余區 的可用空間。

結合第一方面，在第一種可能的實現方式中，所述判斷所述固態硬盤的 冗余區的可用空間是否滿足設定條件，包括：

在所述冗余區的可用空間在所述固態硬盤的存儲空間中所占的比例小 于設定閾值的情況下，確定所述冗余區的可用空間不滿足設定條件。

結合第一方面或第一方面的第一種可能的實現方式，在第二種可能的實 現方式中，所述將所述固態硬盤的數據區中的至少一個邏輯單元號LUN設置 為失效，包括：

查找所述固態硬盤的系統區的LUN熱度表，將所述LUN熱度表中訪問熱 度最低的LUN確定為指定LUN，所述訪問熱度由一定周期內所述固態硬盤的 所有LUN被訪問的頻率確定；

在所述系統區的LUN列表中將所述指定LUN的狀態設置為失效；

所述釋放失效的LUN中的邏輯塊地址LBA映射關系，包括：

在所述系統區的映射關系表中將所述指定LUN對應的LBA映射關系刪 除。

結合第一方面或其任意一種可能的實現方式，在第三種可能的實現方式 中，所述將釋放了所述LBA映射關系的LUN所映射的存儲空間作為所述冗余 區的可用空間，包括：

將釋放了所述LBA映射關系的LUN所映射的存儲空間中的物理塊設置 為臟塊；

將所述臟塊加入垃圾回收鏈表；

在所述固態硬盤的垃圾回收過程中，將所述臟塊擦除得到空白塊，將所 述空白塊作為所述冗余區的可用空間。

結合第一方面或其任意一種可能的實現方式，在第四種可能的實現方式 中，所述固態硬盤空間管理方法還包括：在所述冗余區的可用空間滿足設定 條件的情況下，若接收到上層系統發送的包括指定LUN的LUN釋放命令，則 在系統區的LUN列表中將所述指定LUN的狀態設置為失效。

第二方面，本發明提供了一種固態硬盤，包括：

判斷模塊，用于判斷冗余區的可用空間是否滿足設定條件；