[發(fā)明專利]一種避免數(shù)據(jù)重復(fù)回收的方法、裝置及固態(tài)硬盤

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810053009.7
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN108170614B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳湖廣;彭鵬;姜黎
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南國科微電子股份有限公司
• 主分類號: G06F12/02
• 分類號: G06F12/02
• 代理公司: 北京弘權(quán)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

本發(fā)明提供一種避免數(shù)據(jù)重復(fù)回收的方法、裝置及固態(tài)硬盤，方法包括：實時更新存儲于緩存芯片中的映射關(guān)系緩存表，記錄數(shù)據(jù)塊更新的數(shù)據(jù)位置；根據(jù)映射關(guān)系緩存表更新存儲于閃存芯片中的映射關(guān)系表，將數(shù)據(jù)塊更新的數(shù)據(jù)位置下刷至閃存芯片；在主機再次上電時，根據(jù)映射關(guān)系表、主機寫數(shù)據(jù)塊中最后一次更新的數(shù)據(jù)位置，回收寫數(shù)據(jù)塊中最后一次更新的數(shù)據(jù)位置，重建緩存芯片中存儲的映射關(guān)系表。本申請在寫操作后，實時更新映射關(guān)系緩存表，以免目標(biāo)塊寫滿后再更新映射關(guān)系緩存表而延長數(shù)據(jù)更新周期，另外，本申請通過記錄所述數(shù)據(jù)塊更新的數(shù)據(jù)位置，能夠在重建映射關(guān)系緩存表時，確定寫入數(shù)據(jù)的先后順序，從而確保映射關(guān)系緩存表重建的準(zhǔn)確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及固態(tài)硬盤技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種避免數(shù)據(jù)重復(fù)回收的方法、裝置及固態(tài)硬盤。

背景技術(shù)

SSD(Solid State Drives，固態(tài)硬盤)因其較低的讀寫延遲和較高的帶寬，已廣泛應(yīng)用于高性能存儲系統(tǒng)中。請參考圖1，所示為一種常見的固態(tài)硬盤的結(jié)構(gòu)示意圖。由圖1可見，固態(tài)硬盤500的控制部分為控制芯片200，控制芯片200內(nèi)部的CPU 201負(fù)責(zé)SSD內(nèi)各個硬件模塊的總體調(diào)度控制以及與主機100的通訊；固態(tài)硬盤500的存儲空間包括緩存芯片300(如DRAM)和閃存芯片400(如Nand flash)兩大部分，其中，緩存芯片300屬于動態(tài)存儲，其讀寫訪問速度較快，可用于數(shù)據(jù)的緩存和中轉(zhuǎn)，當(dāng)固態(tài)硬盤500下電以后，緩存芯片300存儲的數(shù)據(jù)便會丟失；閃存芯片400可用于長久保存主機寫下來的數(shù)據(jù)，相對于緩存芯片300，閃存芯片400的存儲速率較慢，但下電后閃存芯片400存儲的數(shù)據(jù)不會丟失。

閃存芯片400不支持原位置重寫，在數(shù)據(jù)改寫時只能寫到其他位置，使得之前塊上的數(shù)據(jù)變?yōu)闊o效數(shù)據(jù)，比如，需要改寫塊5上數(shù)據(jù)時，則必須將該數(shù)據(jù)遷移到其他塊(如塊3)上，遷移后，主機會直接讀取塊3上對應(yīng)的數(shù)據(jù)，塊5上的數(shù)據(jù)則變?yōu)闊o效數(shù)據(jù)，無效數(shù)據(jù)會占用閃存芯片400的存儲空間，降低閃存芯片400的空間利用率。為此，固態(tài)硬盤500會定期進(jìn)行數(shù)據(jù)回收，將已經(jīng)寫滿的一個或多個數(shù)據(jù)塊(稱為源塊)上的有效數(shù)據(jù)搬移到另外一個數(shù)據(jù)塊(稱為目標(biāo)塊)中，并更新緩存芯片300中存儲的該數(shù)據(jù)的邏輯地址與物理地址的映射關(guān)系，以便主機能夠根據(jù)最新的映射關(guān)系進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取。通過數(shù)據(jù)回收可以將幾個源塊中的有效數(shù)據(jù)組合寫入一個目標(biāo)塊上，然后釋放之前的源塊，從而獲得更多的可寫空間，節(jié)約存儲容量，提高存儲空間利用率。

主機寫數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)的回收是交替進(jìn)行的。對于回收的數(shù)據(jù)，通常需要寫滿一個目標(biāo)塊以后，再釋放數(shù)據(jù)源塊并更新映射關(guān)系，當(dāng)主機寫滿預(yù)設(shè)個數(shù)的數(shù)據(jù)塊以后，再將最新的映射關(guān)系表下刷至閃存芯片400中長久保存。在目標(biāo)塊未寫滿時，由于更新映射關(guān)系未更新，因此主機讀取的已被回收的數(shù)據(jù)，實際上讀到的是源塊上的數(shù)據(jù)。由以上數(shù)據(jù)回收過程可見，如果主機在目標(biāo)塊未寫滿時發(fā)生掉電，那么在下次上電起來時，由于回收數(shù)據(jù)的映射關(guān)系沒有更新，即回收數(shù)據(jù)未指向目標(biāo)塊，因此，目標(biāo)塊中的回收數(shù)據(jù)會被視為無效數(shù)據(jù)，而被擦除掉，掉電之前已經(jīng)寫入目標(biāo)塊的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行重新回收。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例中提供了一種避免數(shù)據(jù)重復(fù)回收的方法、裝置及固態(tài)硬盤，以解決現(xiàn)有技術(shù)中，主機在目標(biāo)塊未寫滿的情況下發(fā)生掉電時，需要對已經(jīng)寫入目標(biāo)塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行重新回收的問題。

本發(fā)明提供一種避免數(shù)據(jù)重復(fù)回收的方法，包括：

在閃存芯片中的數(shù)據(jù)塊寫入數(shù)據(jù)；

實時更新存儲于緩存芯片中的映射關(guān)系緩存表，并記錄所述數(shù)據(jù)塊更新的數(shù)據(jù)位置，所述映射關(guān)系緩存表包括存儲于閃存芯片中的數(shù)據(jù)的邏輯地址與物理地址的映射關(guān)系，并記錄所述數(shù)據(jù)塊的編號和類型，所述數(shù)據(jù)塊的類型包括主機寫數(shù)據(jù)塊和回收寫數(shù)據(jù)塊，所述數(shù)據(jù)塊的編號用于標(biāo)示主機寫數(shù)據(jù)或者回收寫數(shù)據(jù)所占用的數(shù)據(jù)塊的順序；

判斷所述映射關(guān)系緩存表是否滿足預(yù)設(shè)的下刷條件；

如果滿足，則根據(jù)所述映射關(guān)系緩存表更新存儲于閃存芯片中的映射關(guān)系表，并將所述數(shù)據(jù)塊更新的數(shù)據(jù)位置下刷至閃存芯片；