[发明专利]SSD内部数据文件系统eblock链接结构、管理系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种SSD内部数据文件系统eblock链接结构、管理系统及方法。

背景技术

SSD内部数据文件管理旨在控制SSD内容数据文件的访问。这些数据文件主要有盘片日志文件、固件升级文件、配置文件、nandflash块状态、掉电数据文件等内容。为保证SSD的可靠性，SSD内部数据管理常采用多备份、SLC模式、只使用快page等机制。

现有SSD内部数据管理采用轻量级的盘片主机数据管理方式，如图1所示。

在该系统中，给定逻辑地址空间，建立一张逻辑地址到flash物理地址的映射表FLT(FirstLevelTable)，在FLT中为每个内部数据文件划分一段固定且互斥的逻辑地址空间，这些数据文件在分配的逻辑地址空间中存放。此方式下，FLT表随着系统数据文件数量的增加而增加，所以，可支持的内部数据文件数量有限。另外，需要较大的buffer去缓存FLT表，增加硬件成本；由于各文件固定划分逻辑地址空间，当需要增加、删除数据文件时，需要重新构造FLT并划分逻辑地址空间，灵活性很差。

由于FLT较大，FLT也需作为一个文件保存到flash中，所以还需再建立一张逻辑地址到flash物理地址的映射表SLT(SecondLevelTable)，用于描述FLT数据存放关系。在盘片下电时，FLT数据下刷到flash，而SLT数据则被下刷到Norflash/EEPROM中SLT所在块的首个空page中。若SLT所在的块记满，则需要记录到备用块中，并擦除记满的块。

SLT数据之所以保存到NorFlash/EEPROM，是因为NorFlash/EEPROM数据retention非常可靠且page大小较小(如norpagesize通常为64-256B，但读取较慢；nandflashpagesize通常为16KB)，SSD控制器在boot阶段可快速、有效查询到与SLT紧邻的空page。另外NorFlash/EEPROM块较nandflash块的擦写次数多得多，可在Norflash/EEPROM中选用两个块交替擦除/记录掉电时的SLT数据。但这意味着，SSD硬盘必须外接额外的非易失介质，硬件成本增加。

当盘片上电时，SSDfirmware从Norflash/EEPROM中给定区域内检索首个空page，读取有效SLT到buffer，随后查找SLT从flash中获取FLT到buffer，随后即可访问系统区的各个数据文件。通常而言，首先读取掉电数据文件用于上电重建。

读取系统区指定数据文件时，根据文件起始逻辑地址和长度查找FLT读取存放于flash物理地址内数据即可。更新指定系统数据文件时，若为page对齐写，则将数据写到空白page，更新映射关系到FLT。若非page对齐写，则在执行读填充后，再将数据写到空白page，更新映射关系到FLT。

参考图1，现有技术中，需要在buffer中缓存SLT及整个FLT，并存在于SSD的整个运行周期，占用buffer资源较多，增加掉电数据下刷压力，增加硬件成本。

在满足FLT下电下刷条件下，FLT不宜过大，也意味着现有系统区管理方法可管理的系统区数据文件数量较少。

现有设计中，各系统区数据文件从FLT中固定分配逻辑空间用于数据读写。观察图1，FLT表中的file之间存在一些无效表项entry，表项空间利用率低下。当需要增加或删除某个文件时，将需要对几乎所有系统文件在FLT中的地址段进行重新划分，灵活性较差。

另外，由于nand的比特翻转特性导致检索的空page不可靠且在nand中交替擦除/记录会快速消耗nand的块寿命，为有效获取SLT，需要将SLT保存到Norflash/EEPROM中，导致硬件成本增加。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种SSD内部数据文件系统eblock链接结构、管理系统及方法，解决现有系统区数据管理方法灵活性较差，buffer资源占用过多，可支持系统区文件数量较少，表项空间利用率低下，需要外接额外非易失介质保存SLT的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种SSD内部数据文件管理系统多级eblock链接结构，包括：

RL0eblock：用于放置盘片配置信息以及RLneblock的块位置信息；

RLneblock：用于存放SLTEBLOCK的块位置信息；

SLTeblock：用于存放SLT表，供SSD盘片上电时读取。