[發明專利]一種SSD冷熱數據判斷的方法及垃圾回收方法

有效

• 申請號: 201810187323.4
• 申請日: 2018-03-07
• 公開（公告）號: CN108646977B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 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
• 代理公司: 廣東廣和律師事務所 44298
• 代理人: 董紅海

本發明公開了一種SSD冷熱數據判斷的方法及垃圾回收方法，其特征在于同時增加了頁溫度和塊溫度兩級數據冷熱判斷，增加邏輯頁溫度表用于記錄每個邏輯頁的頁溫度值TemLP，所述頁溫度值由最近寫訪問次數決定；塊溫度值TemBlock由各個塊各自所包含的頁的頁溫度值TemLP決定，TemLP具體為有效頁和無效頁的頁溫度值的和決定。通過引入該方案，使用寫訪問頻率作為數據冷熱程度的判斷標準，降低后續垃圾回收時冷數據頁的無效遷移，提高垃圾回收的效率，減少寫放大，延長NAND flash壽命。

技術領域

本發明涉及存儲技術領域，尤其涉及一種SSD冷熱數據判斷的方法及垃圾回收方法。

背景技術

由于NAND flash的固有特性，NAND flash的可擦寫次數是有限的，SLC顆粒可擦寫次數最多，TLC顆粒可擦寫次數最少。SSD的使用壽命取決于NAND flash的使用壽命，為了提高SSD的使用壽命，需要用到磨損均衡策略，而磨損均衡的關鍵在于冷熱數據分離，現行冷熱數據分離都是根據HOST寫請求數據量大小來判斷，這種方法降低了系統開銷，但是無法有效進行數據的冷熱分離，會造成大量無效垃圾回收GC操作。

使用寫請求數據大小作為冷熱數據閾值判斷標準，可以區分部分數據，而且系統開銷小。缺點是數據寫入之后，由于存儲冷數據的block擦除次數相對較少，在GC過程中被作為數據遷移目標塊使用，需要將冷數據重新遷移，增大寫放大。

圖1是現有冷熱數據判斷方法流程圖，分開放置冷熱數據，依據數據大小，設置數據的冷熱程度，將溫度相近的數據放在一起，降低垃圾回收的頻率；但會增加后續垃圾回收過程中冷數據頁的無效遷移。

發明內容

針對以上缺陷，本發明目的在于如何降低垃圾回收操作時冷數據頁無效遷移的概率。

為了實現上述目的，本發明提供了一種SSD冷熱數據判斷的方法，其特征在于同時增加了頁溫度和塊溫度兩級數據冷熱判斷，增加邏輯頁溫度表用于記錄每個邏輯頁的頁溫度值TemLP，所述頁溫度值由最近寫訪問次數決定；塊溫度值TemBlock由各個塊各自所包含的頁的頁溫度值TemLP決定，TemLP具體為有效頁和無效頁的頁溫度值的和決定，其中：有效頁的溫度就是TemLP，無效頁的溫度是過期前LP對應的溫度值，空閑頁的溫度為0，sum是valid和invalid之和，valid是一個塊中有效頁總數，invalid是一個塊中無效頁總數，TemLP(i)是第i個頁的溫度，具體為：

所述的SSD冷熱數據判斷的方法，其特征在于所述邏輯頁溫度表包括每個邏輯頁的溫度項，每個溫度項至少包括邏輯頁編號page_ID、總寫入次數Luc、最近寫訪問次數Tuc、最近寫訪問時間戳Lts和頁溫度值TemLP。

所述的SSD冷熱數據判斷的方法，其特征在于所述邏輯頁溫度表按如下方式進行數據更新：

當寫請求A到達時，根據頁序號A.page_ID判斷當前邏輯頁溫度表是否存在該頁的溫度數據，如果不存在則直接向邏輯頁溫度表增加頁序號A.page_ID的溫度數據，A對應的邏輯頁編號A.page_ID＝A、A對應的總寫入次數A.Luc＝1、A對應的最近寫訪問次數A.Tuc、A對應最近寫訪問時間戳A.Lts＝ct和頁溫度值A.TemLP＝0,ct為當前系統時間；如果已經存在則執行A.Tuc++，判斷當前時間ct與A.Lts的差值是否小于等于更新閥值u，如果小于則A.Luc++,如果大于則設A.Luc＝1，A.Lts＝ct，A.TemLP＝A.Luc。

一種SSD垃圾回收方法，其特征在于根據各個邏輯頁溫度值和塊溫度值進行數據冷熱程度衡量，將頁數據熱度在預先設定的范圍內頁數據寫入相同的數據塊中，垃圾回收時將同樣將有效的頁數據熱度在預先設定的范圍內頁數據搬移到相同的數據塊中。