[發明專利]一種基于請求分類的閃存轉換層控制方法

有效

• 申請號: 201711214678.X
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN107943719B
• 公開（公告）日: 2020-07-21
• 發明（設計）人: 樊凌雁;王鑫;陳龍
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G06F12/1009
• 分類號: G06F12/1009
• 代理公司: 浙江永鼎律師事務所 33233
• 代理人: 雷仕榮

本發明公開了一種基于請求分類的閃存轉換層控制方法，包括以下步驟：步驟S1：根據文件系統的操作請求以及地址請求頻率，在內存中相應設置多個地址映射緩存表；步驟S2：閃存轉換層獲取文件系統的操作請求，并對其解析以確定該操作請求類型；步驟S3：根據該操作請求類型按照不同優先級順序在多個地址映射緩存表中查找該操作請求的邏輯頁地址，直至命中相應的地址映射項；步驟S4：根據操作請求結果更新內存中地址映射緩存表。與現有技術相比較，本發明更加細粒度地對請求進行劃分有利于快速命中映射項，以及在映射項剔除時可以分類剔除，從而加快剔除速度，以及快速分揀出必須更新的映射項，避免了無需更新映射項的更新。

技術領域

本發明涉及存儲技術領域，尤其涉及一種用于固態存儲設備的基于請求分類的閃存轉換層控制方法。

背景技術

隨著計算機與網絡的不斷普及，人們對計算機的速度要求越來越高，而制約計算機速度的一個很關鍵的因素就是存儲介質的速度。傳統個人電腦的大容量存儲介質是機械硬盤，但是由于其存在機械旋轉結構，其讀寫速度提升十分有限且抗震性不好。相比于HDD(Hard Disk Drive)，SSD具體讀寫速度快、抗震性好、低功耗等優點。目前常見的SSD主要基于NAND flash，而NAND flash的物理結構與傳統的磁存儲介質不同，主要區別有：1)閃存只提供頁粒度的讀與寫，塊粒度的擦除。2)當頁不是空頁，閃存不能對頁進行覆蓋寫，需要先對頁所在塊進行擦除之后才能往這頁中寫數據。3)閃存的結構從大到小依次是die、plane、block、page。4)閃存的擦除次數有限，達到一定數量后會變成壞塊，無法再使用。

基于閃存與傳統磁介質的差異，閃存中使用閃存轉換層(FTL)管理閃存。FTL位于文件系統和閃存驅動層之間，對用戶完全透明，并為上層文件系統提供塊設備的操作接口，對當前文件系統讀寫操作與閃存的讀寫擦操作提供適配功能。由此，現有技術中提出基于需求的頁級地址映射(DFTL)，DFTL將經常用到的部分映射項存放在內存SRAM(StaticRandom Access Memory)中，而把整個映射表保存在閃存中。也即通過地址映射緩存機制解決了頁級地址映射表產生的大量內存開銷。

DFTL中的物理塊被邏輯地分為兩類：數據塊(data block)和地址轉換塊(translation block)。數據塊用于存儲數據，轉換塊用于保存頁級地址映射表。每個地址轉換塊中的頁成為地址轉換頁(translation page)，每個頁包含了一定數量的邏輯頁號到物理頁號的頁級地址映射項。為定位到最新的轉換頁，內存中維護了一個全局轉換頁映射表(global translation directory，簡稱GTD)。同時，在內存中使用地址映射緩存(cachedmapping table，簡稱CMT)，以緩存在轉換頁中頻繁訪問的地址映射項。

但是DFTL中的CMT只考慮了請求的時間局部性，沒有考慮請求的空間局部性，降低了緩存的命中率。另外CMT的LRU單一映射項的剔除策略有可能會觸發轉換頁的頻繁更新操作和垃圾回收操作，也即，任何請求操作導致CMT緩存溢滿時，都會觸發閃存中轉換頁的更新操作，極大降低了系統的速度和壽命。因此如何選擇性地緩存映射項，如何對映射項剔除，以及如何垃圾回收，對提升SSD的性能很關鍵。閃存轉換層算法的好壞直接影響到SSD的讀寫性能的優劣。

故，針對目前現有技術中存在的上述缺陷，實有必要進行研究，以提供一種方案，解決現有技術中存在的缺陷。

發明內容

有鑒于此，確有必要提供一種基于請求分類的閃存轉換層控制方法，從而能夠改善隨機讀寫的速度，并提高閃存的使用壽命。

為了克服現有技術的缺陷，本發明的技術方案如下：

一種基于請求分類的閃存轉換層控制方法，包括以下步驟：

步驟S1：根據文件系統的操作請求以及地址請求頻率，在內存中相應設置多個地址映射緩存表；