[發明專利]提升固態硬盤服務質量的方法及固態硬盤

有效

• 申請號: 201910619194.6
• 申請日: 2019-07-10
• 公開（公告）號: CN110362275B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 劉元兵;陳祥;萬紅波;李衛軍;楊亞飛
• 申請（專利權）人: 深圳大普微電子科技有限公司
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06
• 代理公司: 北京天盾知識產權代理有限公司 11421
• 代理人: 黃鵬飛

本發明公開了一種提升固態硬盤服務質量的方法及固態硬盤，所述方法包括：周期性獲取寫I/O請求對應的剩余存儲資源，結合寫I/O請求的資源消耗速度確定寫I/O請求的資源待消耗時間；根據寫I/O請求的資源待消耗時間設定寫I/O請求的最大調度延遲時間；識別未處理的I/O請求所屬的類型，獲取未處理的I/O請求的到達時間，結合最大調度延遲時間將未處理的I/O請求進行排序；根據未處理的I/O請求的排序處理未處理的I/O請求。本發明通過計算出寫I/O請求的最大調度延遲時間，并結合未處理的I/O請求的到達時間對未處理的I/O請求的處理順序進行調整，避免存儲資源使用完而導致固態硬盤性能大幅波動，提升了服務質量。

技術領域

本發明涉及數據存儲技術領域，尤其涉及一種提升固態硬盤服務質量的方法及固態硬盤。

背景技術

SSD(固態硬盤)已經被廣泛應用于各種場合，隨著計算機的性能要求提升，作為關鍵因素之一的固態硬盤的性能是影響全局性能的重點因素。

熟悉SSD(固態硬盤)的人都知道，SSD硬盤的I/O時延、IOPS和帶寬的穩定性，是衡量SSD優劣的一個關鍵性指標，也是影響SSD QOS性能的關鍵要素。固態硬盤的物理器件主要由三大部分組成：主控制器、DDR、NAND顆粒芯片。SSD固件從功能上可劃分為前端(FE)、Flash轉換層(FTL)和后端(BE)組成。FE負責處理主機I/O請求的協議轉換，FTL主要負責存儲空間的邏輯地址到物理地址轉換，BE主要負責NAND芯片的I/O調度和NAND接口協議轉換。由于SSD顆粒讀寫性能和特性的差異，對于主機的讀I/O請求，都是直接下發到后端從NAND中直接讀取；而對于寫I/O請求，都是先寫入DDR緩存中，返回主機后通過刷Cache的方式寫入NAND。

但是，由于NAND的介質特性，NAND必須要在擦除過后才能寫入，所以在FTL層有一個垃圾回收功能(GC)，對數據進行搬遷和無效數據進行擦除，為后續的寫回收存儲空間。為了保證主機的讀時延，系統BE都是優先調度主機的讀I/O請求，主機寫I/O請求通過Cache進行性能優化。由于傳統的BE調度方式主要都是采用固定I/O類型比例調度方式，但是由于Cache大小限制，很容易因系統不同I/O請求類型的數量變化導致Cache不足引起性能的大幅波動，如系統內部GC啟動后，即使主機I/O模型不變化，也因GC產生大量的后臺讀I/O請求、寫I/O請求和擦除I/O請求，從而導致主機讀寫性能下降，而且導致I/O性能指標的大幅波動，這些因素都會導致QOS性能指標大幅降低。

發明內容

本發明提供了一種提升固態硬盤服務質量的方法及固態硬盤，以解決現有的固態硬盤在不同I/O類型的數據急劇增加時，導致主機讀寫性能下降而引起I/O性能指標大幅波動的問題。

為了解決上述問題，本發明提供了一種提升固態硬盤服務質量的方法，其特征在于，其包括：周期性獲取寫I/O請求對應的剩余存儲資源，結合寫I/O請求的資源消耗速度確定寫I/O請求的資源待消耗時間；根據寫I/O請求的資源待消耗時間設定寫I/O請求的最大調度延遲時間；識別未處理的I/O請求所屬的類型，獲取未處理的I/O請求的到達時間，結合最大調度延遲時間將未處理的I/O請求進行排序；根據未處理的I/O請求的排序處理未處理的I/O請求。

作為本發明的進一步改進，未處理的I/O請求包括讀I/O請求、寫I/O請求和/或擦除I/O請求。

作為本發明的進一步改進，剩余存儲資源為當前Cache水位，資源消耗速度為當前寫I/O請求的帶寬。

作為本發明的進一步改進，根據寫I/O請求的資源待消耗時間設定寫I/O請求的最大調度延遲時間的步驟，包括：根據預設Cache水位警戒線閾值和寫I/O請求的資源待消耗時間設定寫I/O請求的最大調度延遲時間。