[發明專利]將數據寫入存儲設備的方法、裝置及存儲設備

有效

• 申請號: 201410240801.5
• 申請日: 2014-05-30
• 公開（公告）號: CN105224240B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 路向峰;殷雪冰
• 申請（專利權）人: 北京憶恒創源科技有限公司
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06;G06F12/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

公開了一種將數據寫入固態存儲設備的方法，包括：接收數據寫入請求；基于該數據寫入請求，確定該數據寫入請求為第一類型、第二類型或第三類型；當該數據寫入請求為第一類型時，將該數據寫入請求對應的數據寫入固態存儲設備的第一存儲區；當該數據寫入請求為第二類型時，將該數據寫入請求對應的數據寫入固態存儲設備的第二存儲區；當該數據寫入請求為第三類型時，將該數據寫入請求對應的數據寫入固態存儲設備的第三存儲區；其中，第一類型指示該數據寫入請求所寫入的數據會被頻繁更新；第二類型指示該數據寫入請求所寫入的數據將極少被更新；第三類型指示該數據寫入請求所寫入的數據被更新的特性不同于上述第一類型或第二類型的指示。還公開了將數據寫入固態存儲設備的系統以及存儲設備。

技術領域

本發明涉及固態存儲設備(Solid Storage Device,SSD)，更具體地，本發明涉及將數據寫入固態存儲設備的方法、裝置以及實現了該方法的存儲設備。

背景技術

同機械式硬盤相類似，固態存儲設備也是用于計算機系統的大容量、非易失性存儲設備。固態存儲設備一般以閃存(Flash)作為存儲介質。高性能的固態存儲設備被用于高性能計算機。

在使用閃存的存儲設備中，一般將數據的存儲空間組織為塊和或頁，在每一存儲塊中可包括多個頁。可對數據以頁為單位進行寫入操作。但當進行數據更新時，即使更新的是單一頁的數據，一般也需要先擦除整個塊，再將塊中原有的數據以及更新的數據寫入塊中的每一頁。為提高更新操作的性能，可選擇存儲設備中空閑的塊來承載新寫入的數據，以推后擦除操作的發生。當空閑塊被耗盡或者其他一些條件下，實施垃圾回收操作來得到空閑塊。

閃存塊還具有有限的擦除次數。為延長使用閃存的存儲設備的壽命，采用擦除均衡技術來將閃存塊的磨損分散在整個閃存設備的多個或全部閃存塊中。

垃圾回收和擦除均衡會增加對閃存塊的擦除次數，這被稱為寫放大。寫放大會降低閃存的使用壽命和性能。因而仔細設計存儲設備的數據寫入過程是非常有必要的。

公開號為CN102693184A的中國專利申請中公開了識別待寫入的數據是否為動態數據；將動態數據寫入到動態流塊中。公開號為CN103019958A的中國專利申請中考慮了待寫入數據的更多特性，如冷數據、熱數據、隨機訪問、順序訪問、以及數據訪問的尺寸等。

現有技術中已經意識到，對于空間分布上具有隨機性且頻繁寫入的數據(熱數據)，為其分配專用的存儲塊或存儲區，將有助于降低寫放大。因為隨時間的流逝，存儲熱數據的存儲區中，由于數據再次寫入(更新)的發生，無效數據增多，無效數據的占比相對較大；對這部分存儲區實施垃圾回收所引入的寫放大相對較小。

發明內容

現有技術雖然將待更新數據分為冷數據和熱數據，卻只是關注于熱數據的訪問特點，而將不屬于熱數據的數據一概按冷數據處理。然而，在實際中存在大量無法明確區分數據冷熱的情況，即使是數據的所有者也無法明確數據是否將被頻繁更新。

申請人意識到，將只讀數據或被更新的可能性較低的數據與其他數據進行區分，并在不同的物理存儲位置存放，將有助于降低基于閃存的存儲設備的寫放大，并提高性能。由于只讀數據或者被更新可能性較低的數據不大可能被更新，這使得相應的物理存儲塊中包含較大比例的有效塊，換句話說，相應的物理存儲塊中包含較少的無效塊。這使得這些存儲塊可以長期處于有效狀態。進而，無需對這些塊實施垃圾回收操作，從而降低了寫放大，延長了存儲設備的壽命。另一方面，由于這些塊被更新的幾率低，可以在擦除均衡操作中被直接作為長壽命塊，而省去了數據塊壽命檢查的操作，進而提高了存儲設備的性能。

因而本發明至少解決了固態存儲設備中寫放大問題，延長了存儲設備的使用壽命。