本發(fā)明涉及固態(tài)硬盤數(shù)據(jù)讀取技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種固態(tài)硬盤數(shù)據(jù)傳輸方法及裝置。

背景技術(shù)：

NAND FLASH訪問速度遠小于內(nèi)存訪問速度，而內(nèi)存訪問速度又比不上片上RAM的訪問速度。如果可以利用時間局部性和空間局部性的原理，在硬盤內(nèi)部增加CACHE機制，訪問片上RAM和內(nèi)存的概率遠遠大于訪問FLASH的概率(如90％以上)，那么將大量的減少固態(tài)硬盤的FLASH訪問時間，從而增加它的I/O速度和帶寬，極大提升固態(tài)硬盤的性能。

鑒于此，如何在固態(tài)硬盤內(nèi)部加入緩存機制是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種固態(tài)硬盤數(shù)據(jù)傳輸方法及裝置，目的在于提供一種在固態(tài)硬盤內(nèi)部加入緩存的機制。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種固態(tài)硬盤數(shù)據(jù)傳輸方法，包括：

接收數(shù)據(jù)訪問請求；

獲取FTL映射表緩存數(shù)據(jù)，所述FTL映射表緩存數(shù)據(jù)為從FLASH將FTL映射表條目加載入緩存；

通過所述FTL映射表緩存數(shù)據(jù)判斷緩存中是否有待訪問數(shù)據(jù)；

如果有，則直接把緩存中對應(yīng)的所述待訪問數(shù)據(jù)傳輸至上位機。

可選地，所述FTL映射表緩存數(shù)據(jù)包括：狀態(tài)、掩碼、FLASH頁號、有效字段、臟頁字段、LRU字段、標記字段以及緩存頁號字段。

可選地，在通過所述FTL映射表緩存數(shù)據(jù)判斷緩存中是否有待訪問數(shù)據(jù)之后還包括：

當所述緩存中沒有所述待訪問數(shù)據(jù)時，通過所述FTL映射表緩存數(shù)據(jù)檢查組內(nèi)是否存在空閑條目；

如果是，則將FTL映射條目加載入緩存，并將數(shù)據(jù)從FLASH加載入內(nèi)存，將待訪問數(shù)據(jù)傳輸至上位機。

可選地，所述通過所述FTL映射表緩存數(shù)據(jù)檢查組內(nèi)是否存在空閑條目之后還包括：

當所述FTL映射表緩存數(shù)據(jù)檢查組內(nèi)不存在空閑條目時，確定犧牲表項；

將FTL映射條目加載入緩存，從FLASH加載數(shù)據(jù)至內(nèi)存，將所述待訪問數(shù)據(jù)傳輸至上位機。

可選地，所述確定犧牲表項之后還包括：

判斷所述犧牲表項是否是臟頁；

如果是，則將所述犧牲表項寫入緩存，將對應(yīng)的數(shù)據(jù)寫入到FLASH。

本發(fā)明還提供了一種固態(tài)硬盤數(shù)據(jù)傳輸裝置，包括：

接收模塊，用于接收數(shù)據(jù)訪問請求；

獲取模塊，用于獲取FTL映射表緩存數(shù)據(jù)，所述FTL映射表緩存數(shù)據(jù)為從FLASH將FTL映射表條目加載入緩存；

判斷模塊，用于通過所述FTL映射表緩存數(shù)據(jù)判斷緩存中是否有待訪問數(shù)據(jù)；

傳輸模塊，用于在判定緩存中有待訪問數(shù)據(jù)時，則直接把緩存中對應(yīng)的所述待訪問數(shù)據(jù)傳輸至上位機。

可選地，所述FTL映射表緩存數(shù)據(jù)包括：狀態(tài)、掩碼、FLASH頁號、有效字段、臟頁字段、LRU字段、標記字段以及緩存頁號字段。

可選地，所述傳輸模塊還用于：

在通過所述FTL映射表緩存數(shù)據(jù)判斷緩存中是否有待訪問數(shù)據(jù)之后，當所述緩存中沒有所述待訪問數(shù)據(jù)時，通過所述FTL映射表緩存數(shù)據(jù)檢查組內(nèi)是否存在空閑條目；如果是，則將FTL映射條目加載入緩存，并將數(shù)據(jù)從FLASH加載入內(nèi)存，將待訪問數(shù)據(jù)傳輸至上位機。

可選地，所述傳輸模塊還用于：

當所述FTL映射表緩存數(shù)據(jù)檢查組內(nèi)不存在空閑條目時，確定犧牲表項；將FTL映射條目加載入緩存，從FLASH加載數(shù)據(jù)至內(nèi)存，將所述待訪問數(shù)據(jù)傳輸至上位機。

可選地，所述傳輸模塊還用于：

確定犧牲表項之后，判斷所述犧牲表項是否是臟頁；如果是，則將所述犧牲表項寫入緩存，將對應(yīng)的數(shù)據(jù)寫入到FLASH。

本發(fā)明所提供的固態(tài)硬盤數(shù)據(jù)傳輸方法及裝置，通過接收數(shù)據(jù)訪問請求；獲取FTL映射表緩存數(shù)據(jù)，F(xiàn)TL映射表緩存數(shù)據(jù)為從FLASH將FTL映射表條目加載入緩存；通過FTL映射表緩存數(shù)據(jù)判斷緩存中是否有待訪問數(shù)據(jù)；如果有，則直接把緩存中對應(yīng)的待訪問數(shù)據(jù)傳輸至上位機。本發(fā)明所提供的固態(tài)硬盤數(shù)據(jù)傳輸方法及裝置，把CPU的CACHE原理應(yīng)用于固態(tài)硬盤，內(nèi)存的讀寫速度遠遠大于FLASH的讀寫速度，如果CACHE命中率高的話，上位機訪問磁盤的速度就接近于訪問內(nèi)存的速度。可見，本申請極大地加快了磁盤的訪問速度，簡化了FLASH控制器芯片的實現(xiàn)。

附圖說明

為了更清楚的說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明所提供的固態(tài)硬盤數(shù)據(jù)傳輸方法的一種具體實施方式的流程圖；

圖2為FTL映射表在內(nèi)存的存儲格式；

圖3為FTL映射表在CACHE的格式示意圖；

圖4為NAND FLASH讀寫的CACHE機制示意圖；

圖5為本發(fā)明所提供的固體硬盤數(shù)據(jù)傳輸方法的另一種具體實施方式的流程圖；

圖6為本發(fā)明實施例提供的固態(tài)硬盤數(shù)據(jù)傳輸裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細說明。顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明所提供的固態(tài)硬盤數(shù)據(jù)傳輸方法的一種具體實施方式的流程圖如圖1所示，該方法包括：

步驟S101：接收數(shù)據(jù)訪問請求；

步驟S102：獲取FTL映射表緩存數(shù)據(jù)，所述FTL映射表緩存數(shù)據(jù)為從FLASH將FTL映射表條目加載入緩存；

步驟S103：通過所述FTL映射表緩存數(shù)據(jù)判斷緩存中是否有待訪問數(shù)據(jù)；

步驟S104：如果有，則直接把緩存中對應(yīng)的所述待訪問數(shù)據(jù)傳輸至上位機。

本發(fā)明所提供的固態(tài)硬盤數(shù)據(jù)傳輸方法，通過接收數(shù)據(jù)訪問請求；獲取FTL映射表緩存數(shù)據(jù)，F(xiàn)TL映射表緩存數(shù)據(jù)為從FLASH將FTL映射表條目加載入緩存；通過FTL映射表緩存數(shù)據(jù)判斷緩存中是否有待訪問數(shù)據(jù)；如果有，則直接把緩存中對應(yīng)的待訪問數(shù)據(jù)傳輸至上位機。本發(fā)明所提供的固態(tài)硬盤數(shù)據(jù)傳輸方法，把CPU的CACHE原理應(yīng)用于固態(tài)硬盤，內(nèi)存的讀寫速度遠遠大于FLASH的讀寫速度，如果CACHE命中率高的話，上位機訪問磁盤的速度就接近于訪問內(nèi)存的速度?？梢?，本申請極大地加快了磁盤的訪問速度，簡化了FLASH控制器芯片的實現(xiàn)。

在上述實施例中，F(xiàn)TL映射表緩存數(shù)據(jù)可以具體包括：狀態(tài)、掩碼、FLASH頁號、有效字段、臟頁字段、LRU字段、標記字段以及緩存頁號字段。

在上述實施例的基礎(chǔ)上，本申請實施例在通過所述FTL映射表緩存數(shù)據(jù)判斷緩存中是否有待訪問數(shù)據(jù)之后還包括：

當所述緩存中沒有所述待訪問數(shù)據(jù)時，通過所述FTL映射表緩存數(shù)據(jù)檢查組內(nèi)是否存在空閑條目；

如果是，則將FTL映射條目加載入緩存，并將數(shù)據(jù)從FLASH加載入內(nèi)存，將待訪問數(shù)據(jù)傳輸至上位機。

進一步地，所述通過所述FTL映射表緩存數(shù)據(jù)檢查組內(nèi)是否存在空閑條目之后還包括：

當所述FTL映射表緩存數(shù)據(jù)檢查組內(nèi)不存在空閑條目時，確定犧牲表項；

將FTL映射條目加載入緩存，從FLASH加載數(shù)據(jù)至內(nèi)存，將待訪問數(shù)據(jù)傳輸至上位機。

上述在確定犧牲表項之后還包括：

判斷所述犧牲表項是否是臟頁；

如果是，則將所述犧牲表項寫入緩存，將對應(yīng)的數(shù)據(jù)寫入到FLASH。

下面通過一具體示例來闡述NAND FLASH讀寫的CACHE機制。

假定FLASH讀寫頁為16KB，邏輯塊大小為4KB，磁盤總?cè)萘繛?T。FTL映射表在內(nèi)存的存儲格式如圖2。FTL映射表在CACHE的格式示意圖如圖3。NAND FLASH讀寫的CACHE機制示意圖如圖4。

上層PC機讀寫硬盤是以邏輯塊為單位，由于NAND FLASH寫時必須先擦除(擦除以塊為單位，讀寫以頁為單位)，所以磁盤邏輯頁和NAND FLASH的物理頁之間有一個映射關(guān)系，稱之為FTL映射表。

FTL映射表和數(shù)據(jù)分開緩存，F(xiàn)TL映射表保存在FLASH上，在磁盤設(shè)備上電時從FLASH加載入內(nèi)存，數(shù)據(jù)緩存初始狀態(tài)數(shù)據(jù)為空，磁盤讀寫時，先把FTL映射表條目加載入CACHE，對應(yīng)的頁數(shù)據(jù)加載入數(shù)據(jù)緩存所在內(nèi)存。

如圖2所示，F(xiàn)TL映射表有三個域：狀態(tài)、掩碼和FLASH頁號。狀態(tài)域通常只有1b，0表示該線性地址所指的頁為空白頁，1表示該頁有數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)在FLASH頁號所指的地址上；通常邏輯塊的大小與FLASH頁大小不一致(如FLASH頁大小為16KB，邏輯塊大小為4KB)，所以有掩碼來確定FLASH頁內(nèi)數(shù)據(jù)是否有效，1為有效數(shù)據(jù)，0為無效數(shù)據(jù)。

加載入片上RAM的FTL映射條目相比保存在內(nèi)存里的FTL映射表，增加了有效、臟頁、LRU、標記、緩存頁號五個字段。有效字段表示該映射條目有效與否，0代表無效，1代表有效；臟頁字段表示該條目代表的數(shù)據(jù)頁是否被修改；LRU字段記錄了該條目的換出優(yōu)先級；標記字段表示該條目在FTL映射表的偏移；緩存頁號代表該條目指向的緩存偏移地址。圖3示出了本發(fā)明所提供的FTL映射表CACHE條目示意圖。

CACHE保存的FTL映射條目里指向的緩存地址亂序的，為條目分配緩存地址依靠一個FIFO來實現(xiàn)。初始化的時會把空閑緩存地址全部入FIFO，加載新FTL映射條目時會從FIFO取出一個緩存地址。當把FTL映射表換出到內(nèi)存時，會把它釋放的緩存地址入FIFO。

CACHE不命中時，如果CACHE組內(nèi)沒有無效頁，就根據(jù)LRU字段確定犧牲條目，假定犧牲條目為臟頁，則需要先把該條目挪到寫緩存里，以待把條目所指的數(shù)據(jù)寫入到FLASH后才能換出到內(nèi)存。寫緩存遵循CAM(Content Addressed Memory)原理，所以條目數(shù)較少。

參照圖5本發(fā)明所提供的固體硬盤數(shù)據(jù)傳輸方法的另一種具體實施方式的流程圖，該過程具體包括：

上位機軟件訪問磁盤會給出邏輯塊地址，設(shè)備收到邏輯塊地址后會先把它轉(zhuǎn)換成FTL映射表的偏移及邏輯塊在FLASH頁內(nèi)的偏移，然后訪問FTL映射表CACHE檢查是否命中，如果命中直接把內(nèi)存的數(shù)據(jù)傳輸給上位機會從上位機取數(shù)到緩存。如果不命中，就先判斷組內(nèi)是否有空閑條目，有就把FTL映射條目加載入CACHE，并把數(shù)據(jù)從FLASH加載入內(nèi)存，再進行上位機與設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸。如果沒有空閑條目，就必須先確定犧牲條目，并確定犧牲條目是否為臟頁，如果是臟頁就把條目導入到寫緩存中，然后導入當前所需條目，從FLASH加載數(shù)據(jù)至內(nèi)存，然后與上位機進行數(shù)據(jù)傳輸。

下面對本發(fā)明實施例提供的固態(tài)硬盤數(shù)據(jù)傳輸裝置進行介紹，下文描述的固態(tài)硬盤數(shù)據(jù)傳輸裝置與上文描述的固態(tài)硬盤數(shù)據(jù)傳輸方法可相互對應(yīng)參照。

圖6為本發(fā)明實施例提供的固態(tài)硬盤數(shù)據(jù)傳輸裝置的結(jié)構(gòu)框圖，參照圖6固態(tài)硬盤數(shù)據(jù)傳輸裝置可以包括：

接收模塊100，用于接收數(shù)據(jù)訪問請求；

獲取模塊200，用于獲取FTL映射表緩存數(shù)據(jù)，所述FTL映射表緩存數(shù)據(jù)為從FLASH將FTL映射表條目加載入緩存；

判斷模塊300，用于通過所述FTL映射表緩存數(shù)據(jù)判斷緩存中是否有待訪問數(shù)據(jù)；

傳輸模塊400，用于在判定緩存中有待訪問數(shù)據(jù)時，則直接把緩存中對應(yīng)的所述待訪問數(shù)據(jù)傳輸至上位機。

在上述實施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明所提供的固態(tài)硬盤數(shù)據(jù)傳輸裝置中，所述FTL映射表緩存數(shù)據(jù)包括：狀態(tài)、掩碼、FLASH頁號、有效字段、臟頁字段、LRU字段、標記字段以及緩存頁號字段。

作為一種具體實施方式，本發(fā)明所提供的固態(tài)硬盤數(shù)據(jù)傳輸裝置中，傳輸模塊還用于：

在通過所述FTL映射表緩存數(shù)據(jù)判斷緩存中是否有待訪問數(shù)據(jù)之后，當所述緩存中沒有所述待訪問數(shù)據(jù)時，通過所述FTL映射表緩存數(shù)據(jù)檢查組內(nèi)是否存在空閑條目；如果是，則將FTL映射條目加載入緩存，并將數(shù)據(jù)從FLASH加載入內(nèi)存，將待訪問數(shù)據(jù)傳輸至上位機。

進一步地，所述傳輸模塊還用于：

當所述FTL映射表緩存數(shù)據(jù)檢查組內(nèi)不存在空閑條目時，確定犧牲表項；將FTL映射條目加載入緩存，從FLASH加載數(shù)據(jù)至內(nèi)存，將待訪問數(shù)據(jù)傳輸至上位機。

確定犧牲表項之后，判斷所述犧牲表項是否是臟頁；如果是，則將所述犧牲表項寫入緩存，將對應(yīng)的數(shù)據(jù)寫入到FLASH。

由于內(nèi)存的讀寫速度遠遠大于FLASH的讀寫速度，如果CACHE命中率高的話，上位機訪問磁盤的速度就接近于訪問內(nèi)存的速度。本申請把CPU的CACHE原理應(yīng)用于固態(tài)硬盤，從而使訪問FLASH的速度不成為固態(tài)硬盤的瓶頸?？梢?，本申請極大地加快了磁盤的訪問速度，讓用戶能體驗到像訪問內(nèi)存一樣訪問外部存儲設(shè)備，從而可以增加產(chǎn)品經(jīng)濟價值，如存儲服務(wù)器等；通過CACHE原理的使用，簡化了FLASH控制器芯片的實現(xiàn)。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其它實施例的不同之處，各個實施例之間相同或相似部分互相參見即可。對于實施例公開的裝置而言，由于其與實施例公開的方法相對應(yīng)，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法部分說明即可。

專業(yè)人員還可以進一步意識到，結(jié)合本文中所公開的實施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬件、計算機軟件或者二者的結(jié)合來實現(xiàn)，為了清楚地說明硬件和軟件的可互換性，在上述說明中已經(jīng)按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬件還是軟件方式來執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計約束條件。專業(yè)技術(shù)人員可以對每個特定的應(yīng)用來使用不同方法來實現(xiàn)所描述的功能，但是這種實現(xiàn)不應(yīng)認為超出本發(fā)明的范圍。

結(jié)合本文中所公開的實施例描述的方法或算法的步驟可以直接用硬件、處理器執(zhí)行的軟件模塊，或者二者的結(jié)合來實施。軟件模塊可以置于隨機存儲器(RAM)、內(nèi)存、只讀存儲器(ROM)、電可編程ROM、電可擦除可編程ROM、寄存器、硬盤、可移動磁盤、CD-ROM、或技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)所公知的任意其它形式的存儲介質(zhì)中。

以上對本發(fā)明所提供的固態(tài)硬盤數(shù)據(jù)傳輸方法以及裝置進行了詳細介紹。本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。