本發(fā)明涉及存儲(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種固態(tài)存儲(chǔ)靜態(tài)磨損均衡的實(shí)現(xiàn)方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)在多數(shù)固態(tài)存儲(chǔ)器的閃存轉(zhuǎn)換層ftl(flashtranslationlayer)多數(shù)使用的是映射較為靈活的頁(yè)映射。由于nand的每個(gè)塊的擦除次數(shù)(p\ecycle)有限，為了更好的延長(zhǎng)固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備的壽命，就要求nand的每個(gè)塊的擦除次數(shù)都能保持在同一水平，所以固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備都會(huì)盡量去使用擦數(shù)次數(shù)小的塊來(lái)寫入數(shù)據(jù)，以增加它的磨損機(jī)會(huì)，這是動(dòng)態(tài)的磨損均衡。圖1是冷數(shù)據(jù)和熱數(shù)據(jù)的ec變化圖，由于用戶寫入的數(shù)據(jù)有一部分是colddata冷數(shù)據(jù)(不經(jīng)常被更新)，另一部分是hotdata熱數(shù)據(jù)(經(jīng)常被更新)，這樣有冷數(shù)據(jù)一直占據(jù)著某些塊，隨著其他塊被熱數(shù)據(jù)頻繁更新而擦除次數(shù)ec在增加，而冷數(shù)據(jù)的塊基本保持不變，這些裝有冷數(shù)據(jù)的塊就會(huì)和其他塊在擦數(shù)次數(shù)有較大差距，動(dòng)態(tài)的磨損均衡也就起不到作用，這就需要靜態(tài)磨損均衡模塊，來(lái)對(duì)這些塊進(jìn)行處理以達(dá)到磨損均衡。

現(xiàn)有的磨損均衡算法有隨機(jī)性的和確定性的。隨機(jī)性的磨損均衡算法從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度出發(fā)，使得在大量數(shù)據(jù)寫入之后塊的磨損情況是均衡的。雖然實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單，執(zhí)行效率高，但其均衡效果受到隨機(jī)性影響因素太明顯，對(duì)于降低寫放大以及延長(zhǎng)壽命的效果都比較一般。確定性磨損均衡算法通過(guò)記錄數(shù)據(jù)存放時(shí)長(zhǎng)以及擦除次數(shù)等全局信息，明確給出磨損均衡的策略，磨損均衡效果比較好。確定性算法有一種思路，當(dāng)某些塊達(dá)到一定的擦除次數(shù)，就被保護(hù)起來(lái)不再擦除，等待其他塊的擦除次數(shù)追上來(lái)，這樣，雖然可以達(dá)到磨損均衡的目的，但是垃圾回收效率低下，寫放大增加。另一種思路，在垃圾回收時(shí)，通過(guò)權(quán)衡塊中有效頁(yè)數(shù)量和塊的擦除次數(shù)來(lái)選取需要回收的塊，缺點(diǎn)是策略簡(jiǎn)單的效果不好，策略復(fù)雜的計(jì)算時(shí)間太長(zhǎng)，影響性能。還有一種思路，就是劃分冷、熱數(shù)據(jù)，現(xiàn)有的這類方法大都會(huì)在塊的擦除次數(shù)偏差到達(dá)一定程度時(shí)，觸發(fā)冷熱數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)交換，然后將擦除次數(shù)大的冷數(shù)據(jù)塊保護(hù)起來(lái)避免擦除，之后再不斷地調(diào)整冷熱數(shù)據(jù)的劃分。這類方法的缺點(diǎn)是對(duì)冷、熱數(shù)據(jù)劃分不清晰，策略比較復(fù)雜，交換冷、熱數(shù)據(jù)塊的寫放大比較大等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)以上缺陷，本發(fā)明目的在于如何實(shí)現(xiàn)磨損均衡，更加有效的延長(zhǎng)固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備的使用壽命。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種固態(tài)存儲(chǔ)靜態(tài)磨損均衡的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于將固態(tài)存儲(chǔ)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)區(qū)分為冷數(shù)據(jù)和熱數(shù)據(jù)，記錄固態(tài)存儲(chǔ)各個(gè)塊的擦除次數(shù)ec值，按照如下方式進(jìn)行均衡操作：當(dāng)存放冷數(shù)據(jù)所在的塊的擦除次數(shù)小于預(yù)先設(shè)定的可釋放閾值時(shí)，在當(dāng)前空閑或冷數(shù)據(jù)寫入點(diǎn)塊中選取擦除次數(shù)已經(jīng)超過(guò)預(yù)先設(shè)定的冷數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)可搬入閾值的塊，將存放冷數(shù)據(jù)的塊的數(shù)據(jù)搬移到選取的空閑塊或者冷數(shù)據(jù)寫入點(diǎn)塊中。

所述的固態(tài)存儲(chǔ)靜態(tài)磨損均衡的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于嚴(yán)格定義冷數(shù)據(jù)和熱數(shù)據(jù)，所有主機(jī)新寫入數(shù)據(jù)或更新的數(shù)據(jù)都定義為熱數(shù)據(jù)；當(dāng)數(shù)據(jù)在超過(guò)預(yù)先設(shè)定的冷卻時(shí)間內(nèi)不存在任何主機(jī)更新數(shù)據(jù)的操作，則將該塊定義為冷數(shù)據(jù)。

所述的固態(tài)存儲(chǔ)靜態(tài)磨損均衡的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于周期性的觸發(fā)磨損均衡檢查操作。

本發(fā)明通過(guò)對(duì)冷、熱數(shù)據(jù)的嚴(yán)格區(qū)分，更加清晰的規(guī)定了靜態(tài)磨損均衡做的工作，盡可能地避免了數(shù)據(jù)的無(wú)效搬移，減少寫放大，使得磨損均衡更加有效地達(dá)到延長(zhǎng)固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備壽命的目的。

附圖說(shuō)明

圖1是靜態(tài)磨損均衡原理圖；

圖2是冷數(shù)據(jù)和熱數(shù)據(jù)相互轉(zhuǎn)換狀態(tài)圖；

圖3是磨損均衡狀態(tài)轉(zhuǎn)換示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖2是冷數(shù)據(jù)和熱數(shù)據(jù)相互轉(zhuǎn)換狀態(tài)圖；所有主機(jī)新寫入數(shù)據(jù)或更新數(shù)據(jù)都定義為熱數(shù)據(jù)；當(dāng)數(shù)據(jù)在超過(guò)預(yù)先設(shè)定的冷卻時(shí)間內(nèi)不存在任何主機(jī)更新數(shù)據(jù)的操作，則將該塊定義為冷數(shù)據(jù)。

熱數(shù)據(jù)具體包括：

1)第一次寫入固態(tài)存儲(chǔ)器操作2a，且沒有超過(guò)預(yù)先設(shè)定的“冷卻時(shí)間”的數(shù)據(jù)；

2)“冷卻時(shí)間”未到，又就被更新操作的新的數(shù)據(jù)；

3)“冷卻時(shí)間”未到，因?yàn)槔厥詹僮骰蛘呔獠僮鞫M(jìn)行內(nèi)部數(shù)據(jù)搬移，搬移后的數(shù)據(jù)；

4)冷數(shù)據(jù)被更新操作2c之后，且“冷卻時(shí)間”未到的數(shù)據(jù)。

冷數(shù)據(jù)具體包括：

1)熱數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的“冷卻時(shí)間”(稱為冷卻2b)后的數(shù)據(jù)；

2)冷數(shù)據(jù)因?yàn)槔厥詹僮骰蛘呔獠僮鞫M(jìn)行內(nèi)部數(shù)據(jù)搬移，搬移后的數(shù)據(jù)冷數(shù)據(jù)。

按照以上原則進(jìn)行數(shù)據(jù)劃分操作帶來(lái)的特點(diǎn)是：數(shù)據(jù)變冷之后就無(wú)法變熱，除非被更新；數(shù)據(jù)一旦被更新就變?yōu)闊釘?shù)據(jù)，直到數(shù)據(jù)“冷卻”；熱數(shù)據(jù)被搬移后依然是熱數(shù)據(jù)，冷數(shù)據(jù)被搬移后依然是冷數(shù)據(jù)。

圖1是靜態(tài)磨損均衡原理圖。ftl內(nèi)部搬移操作，如垃圾回收，會(huì)根據(jù)冷數(shù)據(jù)和熱數(shù)據(jù)的類型進(jìn)行分類回收；在這樣的策略下，會(huì)使得冷熱數(shù)據(jù)的逐漸分離，冷數(shù)據(jù)會(huì)聚集到一些數(shù)據(jù)塊中，而熱數(shù)據(jù)會(huì)聚集到另外一些數(shù)據(jù)塊中，有利于減少寫放大。

當(dāng)冷、熱數(shù)據(jù)逐漸分離，一些存放冷數(shù)據(jù)的塊就不會(huì)被垃圾回收，不會(huì)被擦除，擦除次數(shù)不增長(zhǎng)，導(dǎo)致在寫入數(shù)據(jù)一段時(shí)間后，它的ec值和所有塊的ec最大值的偏差會(huì)超過(guò)既定的閾值。

檢索當(dāng)前存放冷數(shù)據(jù)所在的塊中選取擦除次數(shù)小于預(yù)先設(shè)定的可釋放閾值，將其定義為磨損均衡冷數(shù)據(jù)源塊，尋找源塊按照如下具體方法進(jìn)行：用表示以ec值為索引建立的冷數(shù)據(jù)塊鏈表；用m表示取鏈表中最大節(jié)點(diǎn)；用m表示取鏈表中最小節(jié)點(diǎn)；用ecmax表示所有block的ec最大值；用表示靜態(tài)磨損均衡模塊設(shè)定的ec最大值和最小值偏差閾值，當(dāng)冷數(shù)據(jù)所在的塊滿足：則判定為該塊為需均衡冷數(shù)據(jù)源塊。

檢索當(dāng)前空閑或冷數(shù)據(jù)寫入點(diǎn)塊中選取擦除次數(shù)已經(jīng)超過(guò)預(yù)先設(shè)定的冷數(shù)據(jù)可搬入閾值的塊，將其定義為磨損均衡目標(biāo)數(shù)據(jù)塊，尋找均衡目標(biāo)數(shù)據(jù)塊按照如下具體方法進(jìn)行：

ecwpb表示待評(píng)估的寫入點(diǎn)塊的ec值，表示寫入點(diǎn)塊所允許的ec偏差閾值；表示空閑塊所允許的ec偏差閾值，vpc表示一個(gè)塊中有效頁(yè)的數(shù)量，fpc表示寫入點(diǎn)塊的空閑頁(yè)數(shù)量；

當(dāng)vpcsrc≤fpcwpb且成立時(shí)，則判定該塊為符合要求的均衡目標(biāo)數(shù)據(jù)塊；

或者當(dāng)vpcsrc≤fpcwpb且成立時(shí)，進(jìn)一步判定成立時(shí)，則判定該塊為符合要求的均衡目標(biāo)數(shù)據(jù)塊；

或者當(dāng)vpcsrc>fpcwpb、和同時(shí)成立時(shí)，則判定該塊為符合要求的均衡目標(biāo)數(shù)據(jù)塊；

或者當(dāng)vpcsrc>fpcwpb、和同時(shí)成立時(shí)，則判定該塊為符合要求的均衡目標(biāo)數(shù)據(jù)塊

圖3是磨損均衡狀態(tài)轉(zhuǎn)換示意圖,可以根據(jù)是否找到冷數(shù)據(jù)源塊和目標(biāo)數(shù)據(jù)塊是否滿足要求，將靜態(tài)磨損均衡模塊的狀態(tài)分為三種:

空閑狀態(tài)：檢索沒有找不到冷數(shù)據(jù)源塊；

工作狀態(tài)：找到冷數(shù)據(jù)源塊和找到目標(biāo)數(shù)據(jù)塊，且目標(biāo)數(shù)據(jù)塊滿足要求，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換操作或搬移操作；

等待狀態(tài)：找到冷數(shù)據(jù)源塊，但目標(biāo)數(shù)據(jù)塊不滿足要求。

空閑狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換由周期性的檢查，檢索是否有滿足條件的冷數(shù)據(jù)源塊來(lái)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)檢索無(wú)冷數(shù)據(jù)源塊5a,則繼續(xù)維持空閑狀態(tài)；如果找到冷數(shù)據(jù)源塊和找到目標(biāo)數(shù)據(jù)塊，且目標(biāo)數(shù)據(jù)塊滿足要求5c,則轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)，如果找到冷數(shù)據(jù)源塊，但目標(biāo)數(shù)據(jù)塊不滿足要求5h。

工作狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換由每次搬移完成一個(gè)冷數(shù)據(jù)塊之后的檢查來(lái)驅(qū)動(dòng)；當(dāng)找到后續(xù)的冷數(shù)據(jù)源塊和找到目標(biāo)數(shù)據(jù)塊，且目標(biāo)數(shù)據(jù)塊滿足要求5d,則繼續(xù)維持工作狀態(tài)；如果找到后續(xù)的冷數(shù)據(jù)源塊，但目標(biāo)數(shù)據(jù)塊不滿足要求5e,則轉(zhuǎn)入等待狀態(tài)；如果檢索無(wú)后續(xù)的滿足條件的冷數(shù)據(jù)源塊，則轉(zhuǎn)入空閑狀態(tài)。

等待狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換由周期性的檢查是否有滿足條件的目標(biāo)塊來(lái)驅(qū)動(dòng)。檢索當(dāng)找到找到目標(biāo)數(shù)據(jù)塊，且目標(biāo)數(shù)據(jù)塊滿足要求5f,則繼續(xù)轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)；如果找到后續(xù)的冷數(shù)據(jù)源塊，但目標(biāo)數(shù)據(jù)塊不滿足要求5e,則維持等待狀態(tài)。

以上所揭露的僅為本發(fā)明一種實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來(lái)限定本之權(quán)利范圍，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的全部或部分流程，并依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬于本發(fā)明所涵蓋的范圍。