[發(fā)明專利]確定SSD內(nèi)數(shù)據(jù)擺放策略的方法及裝置

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• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN111176564A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳文文;夏巍
• 申請（專利權(quán)）人: 三星（中國）半導(dǎo)體有限公司;三星電子株式會社
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06
• 代理公司: 北京銘碩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11286
• 代理人: 王皎彤;曾世驍

提供一種確定SSD內(nèi)數(shù)據(jù)擺放策略的方法及裝置。該確定SSD內(nèi)數(shù)據(jù)擺放策略的方法包括：獲取優(yōu)化目標(biāo)和預(yù)先采集的預(yù)設(shè)時間段的工作負載度量數(shù)據(jù)；根據(jù)優(yōu)化目標(biāo)選擇機器學(xué)習(xí)模型和訓(xùn)練數(shù)據(jù)策略；根據(jù)選擇出的訓(xùn)練數(shù)據(jù)策略從所述預(yù)設(shè)時間段的工作負載度量數(shù)據(jù)中選擇特征數(shù)據(jù)，基于選擇的特征數(shù)據(jù)對選擇出的機器學(xué)習(xí)模型進行訓(xùn)練；在后續(xù)的每個預(yù)測時刻，通過訓(xùn)練后的機器學(xué)習(xí)模型根據(jù)所述預(yù)設(shè)時間段的工作負載度量數(shù)據(jù)和在所述預(yù)測時刻采集的工作負載度量數(shù)據(jù)確定與所述預(yù)測時刻對應(yīng)的預(yù)測時間段的數(shù)據(jù)擺放策略。這樣使得SSD在各種工作負載環(huán)境下都能獲得性能優(yōu)化，從而實現(xiàn)動態(tài)確定數(shù)據(jù)擺放策略，提高了數(shù)據(jù)擺放策略的準(zhǔn)確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及數(shù)據(jù)存儲技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，本公開涉及一種確定固態(tài)硬盤(SolidState Drive，簡稱SSD)內(nèi)數(shù)據(jù)擺放策略的方法及裝置。

背景技術(shù)

由于基于Nand閃存的SSD相對于傳統(tǒng)的磁盤具有高性能、低功耗等特性，而被廣泛地應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心等場景。由于Nand閃存需要進行擦除操作后才能再次寫入，所以不支持數(shù)據(jù)頁的更新操作。SSD為了解決該問題，通過內(nèi)部的閃存轉(zhuǎn)換層(Flash TranslationLayer，簡稱FTL)軟件來維護一張邏輯地址到物理地址的映射表。

SSD內(nèi)的數(shù)據(jù)擺放策略用來決定數(shù)據(jù)擺放位置。為了提高SSD的容量和吞吐量，現(xiàn)在SSD內(nèi)部一般都設(shè)計有多個通道，一個通道內(nèi)又有多個芯片。這種多并發(fā)的結(jié)構(gòu)為FTL軟件中的數(shù)據(jù)擺放策略的設(shè)計帶來了新的挑戰(zhàn)。最常見的數(shù)據(jù)擺放策略有兩種：第一種是Round-Robin策略，第二種是條帶策略。

Round-Robin策略原理如圖1所示。每個通道輪流處理用戶的寫請求。一次寫請求的數(shù)據(jù)會被放入到一個通道內(nèi)，下一個寫請求的數(shù)據(jù)放入下一個通道內(nèi)。

條帶策略原理如圖2所示。該策略將用戶的寫請求數(shù)據(jù)被劃分為多個頁，然后將這些頁并行地寫入到多個通道，充分發(fā)揮多通道的并發(fā)性。

一般而言，同一次寫請求中的數(shù)據(jù)生命周期相近，有較高的概率同時無效。如果把同一筆寫請求的數(shù)據(jù)寫入SSD中的同一塊，后續(xù)進行垃圾回收時，需要從塊中搬出的有效頁數(shù)目少，垃圾回收(GC)成本小，有利于降低寫放大因子(write amplify factor，簡稱WAF)以及GC對SSD性能波動的影響。反之，把同一筆寫請求的數(shù)據(jù)條帶化到不同通道內(nèi)，會增加后續(xù)的GC成本。

Round-Robin策略可有效降低SSD后續(xù)的GC成本，對寫密集型工作負載友好。對讀密集的工作負載不友好，存在讀時延較長的問題，因為未能利用多通道的并發(fā)特性。

條帶策略對讀密集的工作負載友好，能充分發(fā)揮SSD的多通道并發(fā)性能。對寫密集型工作負載不友好，因為相同生命周期的數(shù)據(jù)被條帶化到多個通道上，存在后續(xù)GC成本高的問題。

上面兩種數(shù)據(jù)擺放策略都不感知工作負載變化，都是針對特定工作負載而設(shè)計。當(dāng)工作負載由寫密集型變成讀密集型或者由讀密集型變成寫密集型時，不能做出相應(yīng)的調(diào)整，最終讀時延差或者性能差問題。

也有一些數(shù)據(jù)擺放策略感知部分工作負載信息。例如，統(tǒng)計邏輯地址區(qū)間內(nèi)的訪問熱度，不同熱度的數(shù)據(jù)存放到不同物理塊上，從而降低后續(xù)GC成本。該策略僅根據(jù)工作負載當(dāng)前狀態(tài)來計算數(shù)據(jù)熱度。當(dāng)工作負載數(shù)據(jù)熱度變化劇烈，數(shù)據(jù)將來的溫度會與當(dāng)前溫度差距很大。例如，某塊數(shù)據(jù)當(dāng)前被判定為熱數(shù)據(jù)，被放置到熱塊，該塊數(shù)據(jù)有可能變冷，從而會增加在該熱塊上的GC搬移成本。

總之，目前的數(shù)據(jù)擺放策略要么針對特定工作負載而設(shè)計，不感知工作負載，要么感知工作負載部分信息(例如，只能根據(jù)工作負載當(dāng)前狀態(tài)來決定當(dāng)前數(shù)據(jù)擺放位置)，當(dāng)工作負載劇烈變化時，不能動態(tài)調(diào)整，最終導(dǎo)致讀時延較大或者性能差的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本公開的示例性實施例在于提供一種確定SSD內(nèi)數(shù)據(jù)擺放策略的方法及裝置，以解決讀時延較大或者讀性能不佳的問題。