[發明專利]一種RAID的實施方法及SSD

在審

• 申請號: 201711171925.2
• 申請日: 2017-11-22
• 公開（公告）號: CN107832018A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 肖銳
• 申請（專利權）人: 深圳憶聯信息系統有限公司
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06;G06F12/02;G06F12/0866
• 代理公司: 廣東廣和律師事務所44298
• 代理人: 董紅海

技術領域

本發明涉及固態硬盤控制技術，特別涉及一種RAID的實施方法及SSD。

背景技術

SSD(固態硬盤)已經被廣泛應用于各種場合，隨著技術的發展，顆粒已經從2D NAND Flash發展到3D NAND FLASH，性能也已經達到3.2GBps。

基于NANDFLASH的SSD為提高可靠性，延長使用壽命都會使用糾錯算法，從BCH到現在的LDPC，糾錯算法也在不斷發展。為構建大容量、高性能和高可靠的存儲系統，SSD中還會使用磁盤冗余陣列(RAID)技術。傳統SSD使用的RAID在讀出錯時需要固件進行大量干預。

圖1是現有SSD RAID(4+1)讀操作流程圖,現有SSD的RAID校驗信息均勻地分布在SSD上，條帶號由邏輯頁面LPA計算，當進行數據讀取操作時，按如下流程步驟進行操作：

1)主機host通知SSD有新的命令，SSD硬件模塊自動將命令信息取到本地FIFO；

2)SSD固件查詢并獲取新的命令；

3)SSD固件將所獲取的命令提交給CM(命令管理)模塊執行；

4)CM完成預處理(讀寫分離等)，提交算法模塊進一步執行；

5)算法模塊分配讀緩存read buffer，并發起對后端讀請求；算法模塊根據數據傳輸地址，構建數據傳輸請求；

6)硬件完成數據傳輸；

7)通知軟件數據傳輸完成，算法模塊對后端寫入請求；

8)NFC收到寫入請求，發起RAID操作，等待RAID完成進行NAND flash寫入。

圖2是現有的SSD進行垃圾回收時的流程圖：

1)從NAND flash中讀取原始數據PAGE0～2；

2)標記dummy page和parity page為無效頁；

3)將PAGE0～PAGE2和new page組合進行RAID；

4)將new PAGE0～2、New page和new parity page寫入NAND flash；

5)擦除old page0～2、dummy page、old parity page；

在整個GC(garbage collection)過程中，需要進行三個page的讀操作，5個page的寫操作，5個page對應block的擦操作，總耗時為3tR+5tprog+5tER。消耗時間較長，同時降低了NANDflash的壽命。

發明內容

針對以上缺陷，本發明目的是如何降低引入RAID機制后造成的寫放大問題。

為了解決以上問題本發明提出了一種RAID的實施方法，其特征在于固態硬盤控制器NFC接收到寫入請求后，判斷寫入的有效數據是否滿足一個條帶的有效數據長度，如果滿足則計算寫入數據的校驗數據，并將有效數據和校驗數據寫入FLASH的同一個條帶中；所述當前寫入的有效數據不足一個條帶的有效數據，則將有效數據寫入NVRAM(Non-Volatile Random Access Memory)中。

所述的RAID的實施方法，其特征在于所述當前寫入的有效數據不足一個條帶的有效數據時先計算當前有效數據量的部分校驗數據，將當前有效數據和部分校驗數據寫入NVRAM中，每次寫入的前有效數據和部分校驗數據合并為部分檢驗頁數據。

所述的RAID的實施方法，其特征在于所述當前寫入的有效數據不足一個條帶的有效數據時，先檢索NVRAM中是否存在數據，如果存在則查找NVRAM找到適合與當前有效數據合并為一個RAID的數據進行合并計算校驗數據，將合并后的數據和校驗數據寫入FLASH的同一個條帶中。

所述的RAID的實施方法，其特征在于NVRAM中存儲的數據在垃圾回收操作中進行整理，將部分檢驗頁數據與新寫入的數據進行數據合并為一個RAID的數據進行合并計算校驗數據，將合并后的數據和校驗數據寫入FLASH的同一個條帶中。

所述的RAID的實施方法，其特征在于在向固態硬盤控制器NFC寫入數據前，硬盤管理固件中的算法模塊在接收到主機寫入命令時，先檢查NVRAM中的數據，查找是否存在可與寫入命令中的數據拼接為一個條帶的數據，如果存在則拼接為同一個條帶的有效數據發送給固態硬盤控制器NFC；如果不存在則經過一段時間延時后再檢索NVRAM中的數據，如果還是不存在，則直接將有效數據發送給固態硬盤控制器NFC；如果存在則拼接為同一個條帶的有效數據發送給固態硬盤控制器NFC。