[發明專利]一種基于非易失存儲器的混合固態盤動態分區方法

有效

• 申請號: 202011492965.9
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112559384B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 何丹;梅圓;何英;徐文;嚴思香
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: G06F12/02
• 分類號: G06F12/02;G06F12/0866;G06F12/0877;G06K9/62
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所 36111
• 代理人: 馬莉

本發明公開了一種基于非易失存儲器的混合固態盤動態分區方法，本發明將非易失存儲器PCM分成兩個區域，一個緩存區和一個數據區，緩存區用來作為固態盤內部的內存，而數據區與閃存統一編址，存儲從緩存區驅逐出的數據。并對緩存區域和數據區域進行動態分區，獲得兩者之間的最佳比例，使混合固態盤在不同負載下取得最佳性能。

技術領域

本發明涉及計算機外存儲技術領域，具體涉及一種基于非易失存儲器的混合固態盤動態分區方法。

背景技術

固態硬盤在日常生活中應用越來越普遍,固態硬盤通常包括多個閃存芯片,每個閃存芯片包括一個或多個晶粒,每個晶粒包括多個塊,每個塊中包含多個頁。塊是閃存中最小的最小擦除單位,頁是最小寫入單位。

固態硬盤按照所定義的擦除單位(即在擦除操作期間被擦除的數據塊尺寸)和所定義的寫單位(即在寫操作期間被寫的數據塊尺寸)來操作。在擦除單位和寫單位之間的塊尺寸的差異通常需要使用閃存轉換層(FlashTranslationLayer)。FTL本質上是一種地址映射方案,可以使用頁映射﹑塊映射或混合映射來實現地址映射。在這些映射方法中頁映射性能最好，但頁映射需要較大的空間存放映射表，在傳統固態盤中，通常采用頁映射的DFTL算法，該算法基于局部性原理，將全局映射目錄及部分常用的映射表存放在固態盤內部的緩存中，在單一介質的固態盤中，DFTL能取得較好的性能。相變存儲器是一種新型低功耗的固態存儲器件，它被認為是新一代可以替代閃存的高性能存儲器件，它具有支持按位修改，原地更新，使用壽命長等特點。因此，可以將其加入固態盤中，與閃存組成混合固態盤。在混合固態盤中，由于閃存讀性能與相變存儲器相差不大(閃存讀一頁時間為10～100ns，但它每次可讀2KB—4KB數據，相變存儲器讀取一次時間約為10～50μs，每次讀取1B數據)，閃存與DRAM寫性能的差距也不如相變存儲器與DRAM的差距大，同時，閃存具有容量大等特點，那么可以將相變存儲器作為固態盤的內存部分，來增強固態盤的讀寫性能，提高閃存的壽命。

發明內容

本發明所要解決的問題是：提供一種基于非易失存儲器的混合固態盤動態分區方法，將非易失存儲器PCM分成兩個區域，一個緩存區和一個數據區，緩存區用來作為固態盤內部的內存，而數據區與閃存統一編址，存儲從緩存區驅逐出的數據。并對緩存區域和數據區域進行動態分配，獲得兩者之間的最佳比例，使混合固態盤在不同負載下取得最佳性能。

本發明為解決上述問題所提供的技術方案為：一種基于非易失存儲器的混合固態盤動態分區方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟，

(1)、初始階段，將PCM劃分為緩存區和數據區，為PCM數據區的每個頁設置一個計數器，并給第一次寫入的頁的計數器賦初值，只要在數據區的頁被更新就加一，沒有被更新的減一；

(2)、經過一定的周期后，統計數據區中每頁的計數器的值，利用K-means算法對這些數據進行聚類分析，分成三類數據，并算出各類數據的質心；根據各個質心的值，將三組數據由大到小分為熱組，暖組，冷組，并統計各個組的數據個數；

(3)、設置兩個閾值K1,K2，分別表示熱組中頁更新的最少次數，冷組中頁的更新最多的次數；如果熱組中的質心小于K1時，就求出熱組中小于K1的數目，劃分該數目的頁面給緩存區；如果冷組中的質心大于K2時，就求出冷組中大于K2的數目，劃分該數目的頁面給數據區；如果兩者情況都未發生，就進入步驟(4)；

(4)、設置熱組和冷組的大小為一定比例，并將統計的熱組與冷組的數據個數進行比較，如果熱組的數據個數大于這個比例，則以熱組多余的頁數劃分給數據區，如果冷區的數據個數大于這個比例，則以冷組多余的頁數劃分給緩存區。

優選的，所述步驟(1)中緩存區和數據區的容量比例為一比一。

優選的，所述步驟(1)中緩存區部分存儲的是閃存中全局映射表的部分經常更新的映射表項，以及從外部文件系統來的寫請求的經常更新的數據。