[發明專利]一種軟件定義的固態盤融合存儲方法

有效

• 申請號: 201410051045.1
• 申請日: 2014-02-14
• 公開（公告）號: CN103777905B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 劉景寧;馮丹;童薇;張雙武;雷宗浩;余晨曄;羅銳;張建權
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06;G06F12/02
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 朱仁玲

1.一種軟件定義的固態盤融合存儲方法，其中，在基于NAND?FLASH的固態盤中融合相變存儲器（PCM），所述方法包括以下步驟：

（1）開機時從固態盤PCM固定區域讀取PCM地址映射表和FLASH地址映射表到主機內存中，同時在主機內存中開辟一段固態盤的緩存區，當主機有訪問固態盤的請求Q(lsn,size,op,data)時，首先獲取Q.lsn和Q.size，根據Q.lsn以及Q.size判斷請求Q訪問的數據是否在緩存區中，其中，lsn是邏輯地址，size是請求大小，op是讀寫標志，data是數據在主機內存中的地址，即主機端的數據目的地址或源地址，

如果命中，對于讀請求，把數據從緩存區中拷貝到data地址，對于寫請求，把data地址數據拷貝到緩存區中，轉入步驟（8）；如果沒命中，對于讀請求，轉入步驟（2），對于寫請求，如果緩存區沒有滿，直接把data地址處的數據拷貝到緩存區中，轉入步驟（8），否則進行緩存區替換更新操作，轉入步驟（3）；

（2）獲取讀請求的Q.lsn和Q.size，查找PCM與FLASH地址映射表進行地址轉換，轉入步驟（6），其中，對于訪問PCM的讀請求，產生以PCM最優寫粒度大?。ㄈ?12B）為單位的讀操作請求序列；對于訪問FLASH的讀請求，產生以FLASH物理頁大小的讀操作請求序列；

（3）設從緩存區中替換出來的請求為q，判斷q.size的大小，如果q.size<NAND?PAGE?SIZE，轉入步驟（4），否則轉入步驟（5）；

（4）根據請求q.lsn的訪問次數和訪問時間，判斷q.lsn訪問數據的冷熱性：如果是熱數據，給q.lsn分配PCM磨損次數較少的物理地址；否則給q.lsn分配PCM磨損次數較多的物理地址；產生以PCM最優寫粒度大?。ㄈ?12B）為單位的寫請求序列，并轉入步驟（6）；

（5）根據請求q.lsn的訪問次數和訪問時間，判斷q.lsn訪問數據的冷熱性：如果是熱數據，給q.lsn分配FLASH磨損次數較少的物理地址；否則給q.lsn分配FLASH磨損次數較多的物理地址；產生以FLASH頁大小單位的寫請求序列，并轉入步驟（6）；

（6）獲?。?）、（4）、（5）中產生的請求序列，根據請求中的物理地址將所述請求序列分別添加到固態盤對應通道上的循環請求隊列尾，當定時器到來時，把當前通道上的請求發送給固態盤處理；

（7）檢測是否有完成中斷，如果檢測到中斷，表示請求已經處理完成，轉入步驟（8）；

（8）返回完成給請求Q。

2.根據權利要求1所述的方法，步驟（4）中，如果PCM沒有足夠的物理空間，則把PCM中的數據復制到NAND?FLASH中，并且修改對應的地址映射條目。

3.根據權利要求1至2所述的方法，在步驟（8）之后還包括：關機時把緩存區中的數據以及內存中PCM地址映射表和FLASH地址映射表中修改了的地址映射條目寫回到固態盤的相應區域中。

4.一種主機融合存儲層（HFSL）系統，用于對文件系統訪問固態盤的請求進行管理，所述固態盤基于NAND?FLASH并融合了相變存儲器（PCM），所述系統包括：

地址映射管理模塊，在主機內存中維持PCM地址映射表和NAND?FLASH地址映射表，采用分配粒度可變的地址映射方法把PCM與NAND?FLASH的地址分配給所述請求中的寫請求；

IO調度管理模塊，用于把所述請求分發到固態盤的各個物理通道，所述物理通道包括PCM和NAND?FLASH的多個通道，其中，為固態盤的每個物理通道維持一個循環請求隊列；

緩存區管理模塊，對主機內存中開辟的固態盤的緩存區進行管理，當文件系統訪問固態盤的請求到來時，判斷該請求的數據是否命中，如果命中就把緩存區中的數據返回給文件系統；否則，就把請求交給地址映射管理模塊處理，地址映射管理模塊對請求進行地址轉換獲取實際的物理地址，然后IO調度管理模塊把請求掛到對應通道的循環請求隊列尾部。

5.根據權利要求4所述的系統，其中，所述地址映射管理模塊在開機時從固態盤PCM固定區域讀取PCM地址映射表和NAND?FLASH地址映射表到主機內存中，關機時把內存中地址映射表中修改了的地址映射條目寫回到固態盤PCM的相應區域中。