[發(fā)明專利]管理HMB內(nèi)存的方法、裝置、計(jì)算機(jī)設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910947374.7
• 申請(qǐng)日: 2019-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN110737607B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳嫻;韓道靜;王慶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳憶聯(lián)信息系統(tǒng)有限公司
• 主分類號(hào): G06F12/02
• 分類號(hào): G06F12/02;G06F12/0868;G06F12/0873
• 代理公司: 深圳市精英專利事務(wù)所 44242
• 代理人: 于建

本發(fā)明涉及一種管理HMB內(nèi)存的方法、裝置、計(jì)算機(jī)設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，方法包括：獲取完整映射表中待寫入的映射單元，以得到該映射單元的屬性信息；根據(jù)屬性信息，篩選與該映射單元具有相同偏移量的管理單元，以得到初始集合；判斷初始集合是否存在空閑的管理單元；若存在，則挑選出空閑的管理單元，以得到目標(biāo)管理單元；若不存在，則獲取Age值最大的管理單元作為目標(biāo)管理單元；將映射單元的屬性信息寫入目標(biāo)管理單元，以形成管理信息；根據(jù)管理信息將映射單元寫入HMB中具有相同偏移量的分段內(nèi)存空間。本發(fā)明通過(guò)將HMB切分成多個(gè)分段，對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)相同偏移量的映射單元，大大增加HMB的熱數(shù)據(jù)命中率，進(jìn)而提高了HMB的使用率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及SSD映射表管理領(lǐng)域，更具體地說(shuō)是指一種管理HMB內(nèi)存的方法、裝置、計(jì)算機(jī)設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)

NVMe(Non Volatile Memory Express)協(xié)議定義了HMB(Host Memory Buffer，主機(jī)內(nèi)存緩)功能，意思是支持NVMe協(xié)議的固態(tài)硬盤(SSD)可以使用主機(jī)特意分配給固態(tài)硬盤使用的主機(jī)內(nèi)存(DRAM)，這樣固態(tài)硬盤就不需要自己配備DRAM，能大大降低成本和功耗。

支持了HMB功能的固態(tài)硬盤主控能夠獲得一部分主機(jī)內(nèi)存的使用權(quán)，主機(jī)內(nèi)存的大小是主機(jī)和固態(tài)硬盤按照各自的能力磋商出來(lái)的，非固定。這里我們假設(shè)HMB大小為256MB，用于緩存臨時(shí)映射表，對(duì)于1TG容量的固態(tài)硬盤來(lái)講這部分內(nèi)存只能緩存部分映射表，完整的映射表依然需要存儲(chǔ)在閃存中，固態(tài)硬盤主控負(fù)責(zé)管理HMB中的臨時(shí)映射表，固態(tài)硬盤固件負(fù)責(zé)管理閃存中的完整映射表。

當(dāng)主機(jī)發(fā)起一個(gè)讀命令時(shí)，主控首先根據(jù)管理信息判斷各LBA的映射信息是否在HMB中，如果在，則通過(guò)PCIe總線將映射信息(數(shù)據(jù))從HMB中讀到SSD主控，主流的第三代PCIe總線能夠提供1GB/s的總線帶寬，傳輸4KB的數(shù)據(jù)只需要4us，速度相當(dāng)快，如果映射信息不在HMB，則SSD主控只能從SSD的閃存中去讀映射信息，讀一個(gè)物理頁(yè)的時(shí)間大概為80us，比較慢，之后還需要將該映射信息緩存到HMB中，因?yàn)樗荋ot(頻繁更新的數(shù)據(jù))的。

現(xiàn)有的主控設(shè)計(jì)已經(jīng)提出了一種管理HMB內(nèi)存的方法，根據(jù)HMB大小將SSD中完整映射表分成n個(gè)部分(segment)，n＝完整映射表大小/HMB大小，主控的高速緩存(SRAM)為HMB中每個(gè)4KB內(nèi)存分配管理信息，完整映射表中不同segment中offset相同的那些4KB映射單元競(jìng)爭(zhēng)主控SRAM中偏移量為offset的管理單元以及HMB中偏移量為offset的4KB內(nèi)存，以及實(shí)行新數(shù)據(jù)覆蓋舊數(shù)據(jù)的競(jìng)爭(zhēng)原則。如圖1所示，該示例中n＝3，可以看出每個(gè)segment的大小等于HMB大小，我們?yōu)閟egment中每個(gè)4KB顆粒定義偏移量(offset)，該示例中最大offset為3(0～3)。

當(dāng)有新的4KB映射單元需要存入HMB中，控制器將固件提供的4KB映射單元的segment_idx和offset_idx存入偏移量等于offset_idx的管理信息中，將4KB映射單元數(shù)據(jù)傳輸至HMB中偏移量為offset_idx的4KB主機(jī)內(nèi)存，然后將valid位置為有效。

現(xiàn)有技術(shù)的管理HMB內(nèi)存的方法為了追求極致的查詢效率，讓所有segment中相同offset的映射單元競(jìng)爭(zhēng)一個(gè)主控中的管理單元(對(duì)應(yīng)于一個(gè)HMB中的4KB內(nèi)存空間)，這樣很容易丟掉熱數(shù)據(jù)。例如寫入的五個(gè)熱數(shù)據(jù)[segment0,offset0],[segment0,offset2],[segment1,offset0],[segment2,offset0],[segment1,offset2]，最終緩存在HMB中的只有[segment2,offset0]和[segment1,offset2]，另外三筆數(shù)據(jù)都丟掉了，HMB的使用率低，造成HMB的資源浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種管理HMB內(nèi)存的方法，包括以下步驟：