[發明專利]基于改變頻率的分層數據存儲和垃圾回收系統

在審

• 申請號: 201910958904.8
• 申請日: 2019-10-10
• 公開（公告）號: CN112650691A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 董瑋;柳衛林
• 申請（專利權）人: 戴爾產品有限公司
• 主分類號: G06F12/02
• 分類號: G06F12/02
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 肖冰濱;王曉曉

本發明公開一種基于修改頻率的分層數據存儲垃圾回收系統，其包括：聯接到主機引擎的存儲設備。所述存儲設備包括數據存儲和垃圾回收引擎以及存儲子系統。所述存儲和垃圾回收引擎從所述主機引擎接收第一修改數據，所述第一修改數據提供對存儲在由多個存儲子系統中的一個提供的第一數據存儲元件中的第一當前數據的修改，其中，所述第一數據存儲元件在第一超塊中分組，所述第一超塊與第一數據修改頻率范圍相關聯。然后，所述存儲和垃圾回收引擎確定所述第一當前數據的第一修改頻率；以及基于所述第一當前數據的所述第一修改頻率，將所述第一修改數據寫入由所述多個存儲子系統中的一個提供的第二數據存儲元件，其中，所述第二數據存儲元件在第二超塊中分組，并且與第二數據修改頻率范圍相關聯，所述第二數據修改頻率范圍不同于所述第一數據修改頻率范圍。

技術領域

本公開通常涉及信息處理系統，并且更具體地涉及基于其修改頻率將數據存儲在信息處理系統中以便提供改進的垃圾回收操作。

背景技術

隨著信息的價值和使用持續增加，個人和企業尋求處理和存儲信息的其他方式。用戶可以使用的一個選項是信息處理系統。信息處理系統通常為商業、個人或其他目的處理、編譯、存儲和/或傳送信息或數據，從而允許用戶利用信息的價值。由于不同用戶或應用程序之間的技術和信息處理需求和要求各不相同，因此信息處理系統也可能因處理信息的種類，信息處理的方式，處理、存儲或傳送信息量、以及可以處理、存儲或傳送信息的處理速度和效率而異。信息處理系統的變化允許信息處理系統是通用的，或為特定用戶或特定用途配置的，特定用途例如金融交易處理、航空公司預訂、企業數據存儲或全球通信。另外，信息處理系統可以包括可以被配置為處理、存儲和傳送信息的各種硬件和軟件組件，并且可以包括一個或多個計算機系統、數據存儲系統和網絡系統。

信息處理系統(例如，服務器設備)通常包括存儲設備，存儲設備執行垃圾回收(garbage collection)操作以釋放存儲設備上的存儲空間以存儲數據。例如，固態硬盤(SSD)存儲設備通過將數據寫入SSD存儲設備中的NAND閃存設備中包括的數據存儲元件(有時稱為“頁”)來操作，那些數據存儲元件被分組為“塊”。而那些塊的組可以進一步分組為“超塊(superblock)”。SSD存儲設備不能重寫數據存儲元件中的現有數據(例如，如在硬盤(HDD)執行的重寫操作中所做的那樣)，而是必須在將新數據寫入那些數據存儲元件之前，從特定塊中的所有數據存儲元件中擦除舊數據。這樣，當首次接收數據時，將其寫入第一數據存儲元件，并且該數據的邏輯塊地址(Logical Block Address,LBA)與LBA/PAA表中的第一數據存儲元件的物理分配地址(Physical Allocation Address,PAA)相關聯。隨后，當接收到對該數據的修改時，將修改的數據寫入不同的第二數據存儲元件，該數據的LBA與LBA/PAA表中的第二數據存儲元件的PAA相關聯，并且第一數據存儲元件被標記為“無效”數據存儲元件(與包括當前/更新數據的“有效”數據存儲元件相對)。這樣，對存儲在數據存儲元件中的數據的每次修改都會導致無效的數據存儲元件，并且傳統的存儲設備被配置為執行垃圾回收操作，以便“恢復”那些無效的數據存儲元件，以便隨后可以將數據寫入其中。然而，傳統的存儲設備垃圾回收操作存在幾個問題。

例如，傳統存儲設備可以跟蹤包括在超塊中的“有效”/“無效”數據存儲元件的數量。如上討論的，數據存儲元件的塊可以被分組為超塊，并且上面討論的數據寫入操作將導致包括不同數量的“有效”和“無效”數據存儲元件的不同超塊。當執行垃圾回收操作時(例如，當可用于在存儲設備中寫入數據的“空閑”數據存儲元件的數量低于閾值水平時)，存儲設備可以識別具有最低數量的“有效”數據存儲元件的超塊，并可以選擇該超塊用于垃圾回收操作。然后，存儲設備可以移動該超塊中的任何“有效”數據存儲元件中的數據，以釋放不同超塊中的數據存儲元件，這允許該超塊中的每個塊使其“無效”數據存儲元件被擦除，并且“釋放”用于存儲新數據(如擁有本公開的本領域技術人員將理解的，而數據可寫入SSD存儲設備中的各個數據存儲元件，僅可以擦除SSD存儲設備中的整個數據塊)。