[發明專利]用于主機管理的存儲的卸載碎片整理操作

在審

• 申請號: 202010230728.9
• 申請日: 2020-03-27
• 公開（公告）號: CN112148628A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 李鵬;J·B·卡恩;S·N·特麗卡
• 申請（專利權）人: 英特爾公司
• 主分類號: G06F12/02
• 分類號: G06F12/02;G06F3/06
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 賈麗萍

主機管理的存儲設備包括卸載功能，該卸載功能使主機可以將全部或部分碎片整理操作卸載到存儲設備。主機不發出讀、寫或復制操作和命令以將數據重定位到主機的DRAM，而是為存儲設備控制器組裝碎片整理操作命令描述符。該命令描述符包括碎片整理位圖，可以由存儲設備控制器直接訪問該碎片整理位圖，從而以帶粒度級完全在存儲設備上進行碎片整理操作，而不會占用主機CPU周期或主機存儲器。通過將碎片整理卸載到存儲設備上所實現的主機操作/命令的減少至少減少了千倍。

技術領域

本文描述的示例通常涉及用于主機管理的存儲設備的存儲系統。

背景技術

對于諸如固態存儲器(SSD)的包含非易失性存儲器(NVM)的主機管理的存儲設備，諸如NAND頁面的存儲器頁面被組織為多個組(或帶)。每個組/帶內的NAND頁面通常按順序編程。主機級別的存儲基本單元是使用邏輯塊尋址可進行塊尋址的。例如，可以通過將每個邏輯帶映射到邏輯塊尋址(LBA)的范圍而使用邏輯塊尋址來映射存儲器的邏輯帶。另外，通過將每個邏輯帶直接映射到存儲設備的物理帶(例如，物理扇區)，可以使用存儲設備物理帶來映射邏輯帶。因此，可以將LBA映射到物理NAND頁面或存儲的其他類型的物理區域。

為了高效地管理存儲設備，主機通常維護邏輯到物理地址(L2P)間接表，以將LBA映射到物理NAND頁面地址。L2P間接表中的每個條目都將邏輯地址索引與物理NAND頁面地址相關聯，其中該物理NAND頁面地址與連續的LBA單元(稱為間接單元(IU))對準。每個IU包含N個連續的LBA，其中N表示映射粒度或IU粒度。較大的N可以有助于減少L2P表的存儲器占用量。較小的N有助于減少隨機工作負載下的寫放大。寫放大增加了必須擦除和重寫存儲的物理扇區的次數，這可能對SSD的壽命產生不利影響。

主機還維護無效表，以在IU粒度方面跟蹤每個組/帶的無效性，即給定組/帶中有多少IU包含過時的或無效的數據。主機使用無效表來確定何時啟動碎片整理(defrag)操作以釋放由包含無效數據的IU占用的NAND空間并重新放置包含有效數據的IU。主機啟動的碎片整理操作基于哪些組/帶包含過時/無效數據的IU數量最多，來選擇要進行碎片整理的組/帶。

附圖說明

圖1示出了示例系統的示例主機和主機管理的存儲設備。

圖2A-2D示出了示例系統的示例間接和無效表、位圖和列表。

圖3示出了用于示例系統的示例命令描述符。

圖4A-4B示出了示例系統的示例第一邏輯流程。

圖5A-5C示出了示例系統的示例第二邏輯流程。

圖6A-6B示出了示例系統的示例第四邏輯流程。

圖7示出了其中可以實現示例系統的通用計算機系統。

具體實施方式

對于主機管理的SSD，例如符合在openchannelssd.readthedocs.io/en/latest/specification/上發布的開放通道SSD規范(Open-Channel SSD Specification)OC(開放通道)NAND SSD，L2P間接表由主機管理。一旦觸發碎片整理操作后，主機就使用讀取和寫入操作，或者在不讀取數據的情況下使用矢量復制(vector-copy)或SSD上復制(on-SSD-copy)命令將數據重定位到主機動態隨機存取存儲器(DRAM)。這些操作和命令會損害性能并引入設計復雜性。