[發明專利]取消映射存儲空間

在審

• 申請號: 201580052302.6
• 申請日: 2015-02-02
• 公開（公告）號: CN106922188A
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發明（設計）人: S·納扎里;D·A·哈鮑格;G·薩德;F·欣迪;D·M·克漢
• 申請（專利權）人: 慧與發展有限責任合伙企業
• 主分類號: G06F12/02
• 分類號: G06F12/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 王健,陳嵐

背景技術

本申請要求2014年9月26日提交的美國非臨時申請號14/498,998的權益，該美國非臨時申請通過引用以其全部內容并入本文以用于所有目的。

固態驅動器(SSD)是用于持久數據存儲的非易失性數據存儲設備，但不同于硬盤驅動器，固態驅動器不包含移動部件。一些SSD驅動器使用閃存，其可以保留數據而無需供電。閃存的一個缺點是：在存儲單元發生故障之前，基于閃存的SSD的每個存儲單元只能被寫入有限的次數。為了延長基于閃存的SSD的使用壽命，采用了各種技術來延長驅動器的使用壽命，該技術例如為損耗均衡(wear leveling)，其使寫入操作跨驅動器的存儲單元更均勻地散布。

附圖說明

在以下詳細描述中并且參考附圖描述了某些示例性實施例，其中：

圖1是具有存儲驅動器的存儲系統的框圖，該存儲驅動器可以被配置為取消映射用戶存儲空間以使其可用于超量供應(over-provisioning)；

圖2A是示出存儲驅動器的示例性存儲器分配的框圖；

圖2B是示出在不可靠的存儲塊至超量供應空間的某種重新映射之后的存儲驅動器的示例性存儲器分配的框圖；

圖2C是示出在不可靠的存儲塊至超量供應空間的額外重新映射之后的驅動器的示例性存儲器分配的框圖；

圖2D是示出了本地超量供應空間已被完全重新映射以用于不可靠的塊之后的驅動器的示例性存儲器分配的框圖；

圖3是總結操作存儲驅動器的方法的過程流程圖；以及

圖4是示出有形的非暫時性計算機可讀介質的框圖，該介質存儲了被配置為取消映射存儲驅動器的用戶存儲空間的代碼。

具體實施方式

閃存的一個特性是閃存單元不能被直接覆寫。因此，當將數據寫入到SSD存儲單元時，該單元必須首先被擦除并隨后寫入。在某些情況下，這可能導致針對將要存儲到設備的數據的每個實際比特的兩次寫入。在大多數閃存中，數據按照稱為頁面的單元被寫入，但是數據按照更大的稱為塊的單元被擦除。如果塊內的足夠數據不再需要(即，過時的頁面)，則整個塊被擦除，并且該塊中的任何好的數據被重新寫入新塊。余下的該新塊中的剩余部分可以被寫入新的數據。擦除塊并將好的數據移動到新塊的這個過程被稱為“碎片收集(garbage collection)”。大多數SSD包括一定數量的存儲空間，其被保留以用于除了別的之外的碎片收集、損耗均衡和重新映射壞塊。存儲容量的物理量與呈現給用戶的邏輯容量之間的差異被稱為超量供應。

諸如損耗均衡和碎片收集的技術影響驅動器的寫入放大(write amplification)，寫入放大是一種寫入驅動器內的物理信息的實際量是意圖寫入數據的邏輯量的倍數的現象。驅動器的寫入放大越高，那么針對給定的數據存儲使用量，驅動器的單元將經歷的寫入就越多?？捎糜诔抗拇鎯臻g量越大，那么損耗均衡和碎片收集算法就越高效，這可以減少寫入放大。

隨著時間的推移，一些存儲單元將開始磨損并變得不可靠。不可靠的存儲單元可以重新映射至超量供應空間的一部分。重新映射不可靠的存儲元素不僅避免了數據的丟失，而且還減少了可用于超量供應的存儲空間的量。隨著超量供應空間被減少，損耗均衡和碎片收集算法變得不夠高效，從而導致更高的寫入放大和對剩余存儲單元的更大磨損。因此，如果將大量不可靠的存儲元素重新映射至超量供應空間，則對存儲單元的磨損將開始加速，從而降低了存儲設備的使用壽命。

本公開提供了用于通過動態地增加驅動器上可用于超量供應的存儲空間的量來延長諸如閃存驅動器的存儲驅動器的使用壽命的技術。隨著不可靠的存儲單元被重新映射至超量供應空間，超量供應空間將趨于減少。為了維持超量供應空間的適當的量，先前分配的作為用戶空間的某些存儲空間可以被取消映射并用作額外的超量供應空間。通過主動地取消映射用戶空間，并且因此使其作為超量供應空間的類似物可用于驅動器，從而可以減輕驅動器老化的寫入放大和損耗均衡影響。這將導致驅動器老化的加速和寫入性能的損失的相應降低。

圖1是具有存儲驅動器的存儲系統的框圖，該存儲驅動器可以被配置為取消映射用戶存儲空間以使其可用于超量供應。將認識到的是，圖1中所示的存儲系統100僅僅是根據實施例的存儲系統的一個示例。在實際實現中，取決于特定實現的設計考慮，存儲系統100可以包括可以按照任何合適的方式互連的各種額外的存儲設備和網絡。例如，大型存儲系統通常將具有比該圖示中所示的更多的客戶端計算機和存儲設備。