[發(fā)明專利]一種優(yōu)化觸發(fā)機(jī)制的SSD垃圾回收方法及固態(tài)硬盤

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810209561.0
• 申請日: 2018-03-14
• 公開（公告）號: CN108595112A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖銳
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳憶聯(lián)信息系統(tǒng)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(wù)所 44298
• 代理人: 董紅海

本發(fā)明公開了一種優(yōu)化觸發(fā)機(jī)制的SSD垃圾回收方法及固態(tài)硬盤,其特征在于根據(jù)SSD空閑空間的大小設(shè)置兩級閾值應(yīng)對GC操作不同的緊迫程度:設(shè)置不可中斷閾值H和可中斷閾值T；當(dāng)SSD空閑空間比例FP小于H時，立刻觸發(fā)GC，且不可中斷；當(dāng)FP介于H和T之間時，觸發(fā)可中斷GC；當(dāng)FP高于T時，不觸發(fā)GC；不可中斷閾值H和可中斷閾值T按如下方式計算確定:H＝aE+b(1?V_p)；T＝AE+B(1?V_p)+cI_p。根據(jù)不同的空間消耗，設(shè)置兩級閾值，賦予垃圾回收操作不同的緊迫程度；為兩種不同GC請求和正常讀寫請求設(shè)置優(yōu)先級，保證三種請求互不干擾。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及存儲技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種一種優(yōu)化觸發(fā)機(jī)制的SSD垃圾回收方法及固態(tài)硬盤。

背景技術(shù)

由于NAND flash的固有特性，在program之前需要進(jìn)行erase，而且erase操作以block為單位進(jìn)行，SSD使用過程中會產(chǎn)生碎片頁，需要通過垃圾回收的方式回收失效頁。然而垃圾回收機(jī)制會降低SSD的性能，同時縮減SSD的壽命。特別是SSD快寫滿時會頻繁觸發(fā)垃圾回收機(jī)制GC，嚴(yán)重降低SSD的性能。目前的GC機(jī)制通過設(shè)置較低的空閑空間閾值來作為觸發(fā)條件，這會導(dǎo)致使用后期垃圾回收的頻繁觸發(fā)，嚴(yán)重影響性能。

圖1是當(dāng)前使用的GC流程示意圖，主機(jī)文件系統(tǒng)通過閃存轉(zhuǎn)換層FTL(Flashtranslation layer)對SSD進(jìn)行訪問，F(xiàn)TL包括緩存管理模塊、地址映射模塊和垃圾回收GC模塊，F(xiàn)TL通過存儲設(shè)備驅(qū)動層NFC對NAND Flash的物理存儲空間進(jìn)行訪問。NAND Flash顆粒具有寫前擦除的特性，這樣導(dǎo)致大量碎片化的無效頁，為保證SSD的正常使用，需要對無效頁進(jìn)行垃圾回收操作，即擦除選定的目標(biāo)快以供用戶再次使用。由于NAND flash的讀寫顆粒度(以page為單位)和擦除顆粒度(以block為單位)不一樣，在擦除一個block之前，需要先將有效數(shù)據(jù)搬移到新block。一次完整的GC操作包括三個步驟：1、選擇需要回收的失效目標(biāo)塊；2、遷移目標(biāo)塊中的數(shù)據(jù)到其他塊中；3、擦除目標(biāo)塊。什么時候觸發(fā)GC是尤為重要。

圖2是現(xiàn)有垃圾回收觸發(fā)機(jī)制流程圖,一般只設(shè)有一級閾值，通過動態(tài)調(diào)整閾值來控制GC觸發(fā)時間。如當(dāng)寫請求A到達(dá)時,獲取有效頁和無效頁的比例,判斷有效頁和無效頁的比例是否大于預(yù)先設(shè)定的閥值,閥值可以動態(tài)的設(shè)定,如果大于則觸發(fā)GC操作,一旦觸發(fā)GC,將無法中斷GC，這樣勢必影響SSD正常的讀寫請求時延，影響SSD性能。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上缺陷，本發(fā)明目的在于如何降低垃圾回收對主機(jī)響應(yīng)的影響。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種優(yōu)化觸發(fā)機(jī)制的SSD垃圾回收方法,其特征在于根據(jù)SSD空閑空間的大小設(shè)置兩級閾值應(yīng)對GC操作不同的緊迫程度:設(shè)置不可中斷閾值H和可中斷閾值T；當(dāng)SSD空閑空間比例FP小于H時，立刻觸發(fā)GC，且不可中斷；當(dāng)FP介于H和T之間時，觸發(fā)可中斷GC；當(dāng)FP高于T時，不觸發(fā)GC；不可中斷閾值H和可中斷閾值T按如下方式計算確定:

H＝aE+b(1-V_p)；

T＝AE+B(1-V_p)+c I_p；

其中，E表示SSD預(yù)留空間比例，由SSD廠商設(shè)定；V_p是有效頁比例；I_p是無效頁比例；a、b、c、A、B均為權(quán)值系數(shù)，a取0.3～0.5，b取0.1～0.3，A取0.5～0.7，B取0.1～0.4，c取0.1～0.3，且0<H<T<1。