[發明專利]GC流控方法、裝置、計算機可讀存儲介質及電子設備

有效

• 申請號: 202011203376.4
• 申請日: 2020-11-02
• 公開（公告）號: CN112306415B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 孫成思;孫日欣;曾煜;高嵊昊
• 申請（專利權）人: 成都佰維存儲科技有限公司
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06
• 代理公司: 深圳市博銳專利事務所 44275
• 代理人: 湯星星

本發明公開一種GC流控方法、裝置、計算機可讀存儲介質及電子設備，預設主令牌桶、預留令牌桶、令牌水位和每一令牌對應的第一存儲空間；當接收到GC完成時的回收空間時，根據所述第一存儲空間確定所述回收空間對應的令牌數；根據所述令牌水位將所述令牌數的令牌添加進所述主令牌桶或預留令牌桶；接收寫IO請求，根據所述寫IO請求對應的數據大小從所述主令牌桶獲取對應數量的令牌；本發明實施例通過使用令牌桶機制進行GC回收空間的存放和使用，保證GC空間回收的速度和主機IO消耗空間的速度相匹配，同時增設預留令牌桶，輔助主令牌桶存放GC回收空間產生的令牌，可以平衡GC不同的超級塊產生的性能抖動，從而提高了主機寫IO性能的平穩性。

技術領域

本發明涉及硬盤存儲領域，尤其涉及一種GC流控方法、裝置、計算機可讀存儲介質及電子設備。

背景技術

在對SSD(Solid?State?Drives，固態硬盤)的使用過程中，當寫入量達到磁盤映射給操作系統后主機所能識別到的容量后再繼續寫入時，SSD需要進行GC(GarbageCollection,垃圾回收)處理。如圖1、2所示，SSD內部存儲空間是由多個超級塊super?block構成，其中，一個數據塊block由多個數據頁page構成。

隨著主機IO的寫入，對同一個LBA(Logic?Block?Address，邏輯數據塊地址)位置而言，如果發生了覆蓋寫入，firmware(固件)會對覆蓋寫入的數據分配新的空間，而之前的空間存儲的數據就成為了舊數據，空間也成為了無效的數據空間。當SSD的空間不足時，就會開始啟動GC，如圖3所示。GC就是將一個超級塊中包含的有效數據搬移到新的超級塊上，然后釋放出老的超級塊空間的過程。

在SSD啟動GC后，就會開始回收一些所存儲的不是最新數據的無效空間，以供主機IO寫入。傳統做法有兩種，一種是對GC和主機IO的寫入不做控制，當GC出的空間被耗盡時，主機IO就會被掛起等待，直到有空間釋放出來后再繼續寫入，若掛起時間過長，可能就會造成主機寫IO超時失敗，從而導致主機業務中斷；另外一種是按照GC回收的速度對下發的主機寫IO添加一定的時延來減慢寫入速度。

對于第一種方式，由于GC不做流控，GC回收空間的速度與主機寫IO消耗空間的速度不匹配，可能導致SSD剩余的空間越來越少，最終造成主機寫IO分配不到NAND空間而掛起。需要等待到GC回收的空間達到一定量后才能繼續執行主機寫IO。若掛起時間過長，可能就會造成主機寫IO超時失敗，從而導致主機業務中斷；

對于第二種方式，雖然可以讓GC的空間回收和主機IO的空間消耗有一個控制，但是會有以下的問題：首先，通過時延控制不夠準確(主機寫IO在下發到NAND的過程中還會經過一些邏輯處理，這段處理的時延不確定)；其次，由于回收每個超級塊時的速度是不一樣的(每個超級塊中需要搬遷的數據量是不一樣的)，因此，由于無法精確地匹配GC和主機IO，導致主機IO寫入時在此流控下性能會出現抖動，對一些要求性能平穩性的主機應用是不利的。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種GC流控方法、裝置、計算機可讀存儲介質及電子設備，能夠提高主機寫IO性能的平穩性。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種GC流控方法，包括步驟：

預設主令牌桶、預留令牌桶、令牌水位和每一令牌對應的第一存儲空間；

當接收到GC完成時的回收空間時，根據所述第一存儲空間確定所述回收空間對應的令牌數；

根據所述令牌水位將所述令牌數的令牌添加進所述主令牌桶或預留令牌桶；

接收寫IO請求，根據所述寫IO請求對應的數據大小從所述主令牌桶獲取對應數量的令牌。

為了解決上述技術問題，本發明采用的另一種技術方案為：

一種GC流控的裝置，包括：