[發(fā)明專利]固態(tài)硬盤磨損均衡方法、裝置及計算機可讀存儲介質(zhì)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911328658.4
• 申請日: 2019-12-20
• 公開（公告）號: CN111124305B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發(fā)明（設計）人: 劉哲
• 申請（專利權）人: 浪潮電子信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06;G06F12/06
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權代理有限公司 11227
• 代理人: 劉新雷

本申請公開了一種固態(tài)硬盤磨損均衡方法、裝置及計算機可讀存儲介質(zhì)。其中，方法包括構建多個以數(shù)據(jù)塊擦除次數(shù)區(qū)分優(yōu)先級的空閑塊鏈表和臟塊鏈表，將各數(shù)據(jù)塊按照擦除次數(shù)、塊類型、擦除次數(shù)允許范圍分類至相應表；若存在滿足磨損均衡條件的空閑塊鏈表，為擦除次數(shù)最低的數(shù)據(jù)塊對應的區(qū)塊設置重置標簽；若在規(guī)定時間內(nèi)未收到主機的區(qū)塊重置指令，則將各臟塊鏈表中擦除次數(shù)最低的數(shù)據(jù)塊作為源數(shù)據(jù)塊，將各空閑塊鏈表中擦除次數(shù)最高的數(shù)據(jù)塊作為目的數(shù)據(jù)塊進行數(shù)據(jù)搬移；當接收到申請數(shù)據(jù)塊請求，從擦除次數(shù)最低的空閑塊鏈表中選擇數(shù)據(jù)塊，從而實現(xiàn)了基于ZNS協(xié)議的固態(tài)硬盤磨損均衡，有利于保證固態(tài)硬盤中各數(shù)據(jù)塊的磨損均衡，有效延長固態(tài)硬盤壽命。

技術領域

本申請涉及磨損均衡技術領域，特別是涉及一種固態(tài)硬盤磨損均衡方法、裝置及計算機可讀存儲介質(zhì)。

背景技術

隨著云計算、互聯(lián)網(wǎng)技術的快速發(fā)展，日常工作生活中時時刻刻都會產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)需要存儲，數(shù)據(jù)存儲技術得到相應的發(fā)展以滿足爆炸式增長數(shù)據(jù)的現(xiàn)實存儲需求。SSD(Solid State Drives，固態(tài)硬盤)為用固態(tài)電子存儲芯片陣列制成的硬盤，由控制單元和固態(tài)存儲單元組成。由于其穩(wěn)定的性能，例如讀寫速度快、能耗較低，有效地克服了機械硬盤諸多缺點，而被廣泛采用。

固態(tài)硬盤的存儲單元中包括多個數(shù)據(jù)塊(Block)，數(shù)據(jù)塊為固態(tài)硬盤的最小擦除單位。由于固態(tài)硬盤沒有重寫機制，在一個數(shù)據(jù)塊寫滿數(shù)據(jù)后，需要擦除該數(shù)據(jù)塊上的數(shù)據(jù)才可寫入新的數(shù)據(jù)，而每個數(shù)據(jù)塊的擦除次數(shù)有限，固態(tài)硬盤的壽命取決與最小壽命的數(shù)據(jù)塊，為了延長固態(tài)硬盤的壽命，各數(shù)據(jù)塊的擦除操作應進行磨損均衡以保證各數(shù)據(jù)塊的擦除次數(shù)相同。

主機端和固態(tài)硬盤可基于ZNS(Zoned Namespace，區(qū)塊命名空間)協(xié)議進行協(xié)同。在固態(tài)硬盤的使用過程中，主機端負責垃圾回收以提升固態(tài)硬盤的空間利用率，相應的，固態(tài)硬盤會因為磨損均衡而導致的數(shù)據(jù)搬移，而在數(shù)據(jù)搬移過程中，所有的數(shù)據(jù)均是有效數(shù)據(jù)，均需要進行搬移處理。垃圾回收是指將幾個寫滿數(shù)據(jù)的物理數(shù)據(jù)塊中的有效頁中搬移到新的空閑物理數(shù)據(jù)塊中，然后再把這幾個源數(shù)據(jù)塊進行擦除，從而提高固態(tài)硬盤的空間利用率。垃圾回收過程既要考慮空間回收率，保證固態(tài)硬盤能源源不斷的快速提供空閑塊，又要兼顧磨損次數(shù)，即全盤的磨損均衡和單個數(shù)據(jù)塊的磨損次數(shù)，從而保證固態(tài)硬盤的使用壽命。

而相關技術在基于ZNS協(xié)議實現(xiàn)磨損均衡的過程中，當zoneopen(打開區(qū)塊)申請新的物理塊時，不一定會向其提供擦除次數(shù)較低的物理塊，導致各數(shù)據(jù)塊磨損不均衡。

鑒于此，如何基于ZNS協(xié)議實現(xiàn)固態(tài)硬盤磨損均衡是本領域技術人員需要解決的技術問題。

發(fā)明內(nèi)容

本申請?zhí)峁┝艘环N固態(tài)硬盤磨損均衡方法、裝置及計算機可讀存儲介質(zhì)，實現(xiàn)了基于ZNS協(xié)議的固態(tài)硬盤磨損均衡，有效延長固態(tài)硬盤壽命。

為解決上述技術問題，本發(fā)明實施例提供以下技術方案：

本發(fā)明實施例一方面提供了一種固態(tài)硬盤磨損均衡方法，包括：

預先構建多個以數(shù)據(jù)塊擦除次數(shù)區(qū)分優(yōu)先級并用于存儲數(shù)據(jù)塊的空閑塊鏈表和臟塊鏈表，且將各數(shù)據(jù)塊基于擦除次數(shù)與擦除均值差、塊類型、各表對應的擦除次數(shù)允許范圍分類至空閑塊鏈表或臟塊鏈表；

當檢測到存在滿足磨損均衡條件的空閑塊鏈表，則為擦除次數(shù)最低的數(shù)據(jù)塊對應的區(qū)塊設置重置標簽；若在預設時間閾值內(nèi)未收到主機端下發(fā)的區(qū)塊重置指令，則將各臟塊鏈表中擦除次數(shù)最低的數(shù)據(jù)塊作為源數(shù)據(jù)塊，將各空閑塊鏈表中擦除次數(shù)最高的數(shù)據(jù)塊作為目的數(shù)據(jù)塊進行數(shù)據(jù)搬移；

當接收到申請數(shù)據(jù)塊請求，從擦除次數(shù)最低的空閑塊鏈表中選擇數(shù)據(jù)塊；

其中，同一個空閑塊鏈表或臟塊鏈表中的數(shù)據(jù)塊的擦除次數(shù)位于相同的擦除次數(shù)允許范圍內(nèi)且表個數(shù)基于預先設置的磨損閾值和所述擦除均值來確定；所述塊類型為空閑塊和臟數(shù)據(jù)塊。