[發(fā)明專(zhuān)利]作為系統(tǒng)盤(pán)的固態(tài)硬盤(pán)縮短上電時(shí)間的方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710833652.7
• 申請(qǐng)日: 2017-09-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107656875B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 弗蘭克陳;張磊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 至譽(yù)科技（武漢）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06F12/02
• 分類(lèi)號(hào): G06F12/02;G06F12/06
• 代理公司: 武漢智權(quán)專(zhuān)利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 沈林華

本發(fā)明公開(kāi)了一種作為系統(tǒng)盤(pán)的固態(tài)硬盤(pán)縮短上電時(shí)間的方法及系統(tǒng)，涉及固態(tài)硬盤(pán)領(lǐng)域。該方法包括以下步驟：?jiǎn)?dòng)相關(guān)數(shù)據(jù)管理表中記錄有每次上電過(guò)程被讀到的LBA表項(xiàng)，每次SSD固件偵測(cè)到上電時(shí)，將啟動(dòng)相關(guān)數(shù)據(jù)管理表加載到SSD內(nèi)存中，將啟動(dòng)相關(guān)數(shù)據(jù)管理表中的LBA表項(xiàng)依次更新到L2P表，直至L2P重建成功；上電過(guò)程中，如果主機(jī)讀取請(qǐng)求命中L2P表中的LBA表項(xiàng)，直接響應(yīng)主機(jī)讀取請(qǐng)求；如果沒(méi)有，則等待L2P重建成功后響應(yīng)。本發(fā)明能縮短并固定SSD的上電響應(yīng)時(shí)間。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及固態(tài)硬盤(pán)領(lǐng)域，具體是涉及一種作為系統(tǒng)盤(pán)的固態(tài)硬盤(pán)縮短上電時(shí)間的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

無(wú)論在個(gè)人電腦或者企業(yè)級(jí)的數(shù)據(jù)中心，SSD(Solid State Drive，固態(tài)硬盤(pán))因?yàn)槠鋬?yōu)越的io throughput(高輸入輸出吞吐性能)/command latency(低時(shí)延)等特性，正變得越來(lái)越普及。固態(tài)硬盤(pán)的firmware(固件)需要維護(hù)一個(gè)從LBA(Logical BlockAddress，邏輯數(shù)據(jù)地址，host給每段數(shù)據(jù)分配的地址)到存儲(chǔ)PPA(Physical PageAddress，物理數(shù)據(jù)地址，這里特指固態(tài)硬盤(pán)中的地址)的L2P映射表(Logical to Physical映射表，固態(tài)硬盤(pán)中邏輯到物理地址的映射表)，用做讀寫(xiě)操作的地址轉(zhuǎn)換。

隨著固態(tài)硬盤(pán)的單盤(pán)容量正變的越來(lái)越大，L2P需要表示的容量也隨之增大，例如邏輯容量為2TB的固態(tài)硬盤(pán)，如果采取4K單位的page base mapping(頁(yè)映射方式)，每個(gè)PPA占4個(gè)byte(字節(jié))，那么整段L2P表會(huì)有2GB的大小。無(wú)論采取何種映射方式：page mapping(頁(yè)映射)/block mapping(塊映射)/Hybrid mapping(混合映射)，如何在固態(tài)硬盤(pán)上電的時(shí)候用很快的時(shí)間來(lái)恢復(fù)L2P映射表，正變得越來(lái)越困難。

目前對(duì)于固態(tài)硬盤(pán)的應(yīng)用，大致分成兩類(lèi)，一種作為系統(tǒng)盤(pán)，也就是通常說(shuō)的裝有操作系統(tǒng)的啟動(dòng)盤(pán)；另外一種是數(shù)據(jù)盤(pán)，里面并沒(méi)有操作系統(tǒng)，只有主機(jī)存放的應(yīng)用數(shù)據(jù)。

對(duì)于系統(tǒng)盤(pán)來(lái)說(shuō)，無(wú)論應(yīng)用在個(gè)人電腦或者企業(yè)存儲(chǔ)陣列，其上電時(shí)除去響應(yīng)的ADMIN命令不談，主要是首先發(fā)讀命令來(lái)加載引導(dǎo)分區(qū)信息(MBR或者GPT等方式)和操作系統(tǒng)(windows/linux等等)，以主流的windows操作系統(tǒng)下個(gè)人PC環(huán)境而言，針對(duì)SATA固態(tài)硬盤(pán)的主要的啟動(dòng)過(guò)程如下：

1.BIOS啟動(dòng)進(jìn)入POST(整機(jī)上電恢復(fù))過(guò)程，同時(shí)給固態(tài)硬盤(pán)供電。

2.在SATA物理層、鏈路層初始化完畢后，BIOS會(huì)通過(guò)發(fā)Identify/Get feature等ATA命令來(lái)初始化固態(tài)硬盤(pán)。

3.BIOS讀取引導(dǎo)分區(qū)等信息，確認(rèn)操作系統(tǒng)位置等信息。

4.BIOS讀取操作系統(tǒng)，加載后控制權(quán)移交給操作系統(tǒng)。

5.操作系統(tǒng)初始化，讀取相應(yīng)操作系統(tǒng)內(nèi)部文件。

6.操作系統(tǒng)自身初始化完畢后，讀取系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)等信息并加載后，進(jìn)入操作系統(tǒng)用戶界面。

上面所列步驟中，主機(jī)(這里指system BIOS和操作系統(tǒng))在上電過(guò)程中所需要讀取的數(shù)據(jù)，都是固定的LBA，并且這部分?jǐn)?shù)據(jù)，對(duì)固態(tài)硬盤(pán)而言，都屬于“極冷”數(shù)據(jù)，也就是說(shuō)，被寫(xiě)入更新的次數(shù)非常少，例如操作系統(tǒng)本身，而且可能只是在上電的時(shí)候被讀到。

針對(duì)這種情況，SSD固件首先要“學(xué)習(xí)”上電需要哪些LBA，SSD固件需要維護(hù)一張bootup reference LBA table(啟動(dòng)相關(guān)數(shù)據(jù)管理表)，用來(lái)記錄這些LBA，并可以根據(jù)具體情況添加和替換相應(yīng)的LBA。同時(shí)，SSD固件還要將啟動(dòng)相關(guān)數(shù)據(jù)管理表在必要的時(shí)候按照一定算法寫(xiě)入閃存，確保上電時(shí)可以非常快地找到此表。