[发明专利]一种基于失效概率的固态存储分级管理方法及系统

权利要求书

1.一种基于失效概率的固态存储分级管理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)评估失效概率：根据垃圾回收中将迁移物理页的索引次数和该物理页对应逻辑页的冷热程度综合评估该物理页的失效概率；所述物理页失效概率具体计算公式为：

其中，Tem_LPN为逻辑页的温度；luc为最近写访问次数；ct为系统的当前时间；lts为最近访问时间戳；Δu为最近访问的时间间隔门限，预设值；FP_PPN为物理页的失效概率；N为物理页的索引次数；α为系数，预设值；

(2)数据分级管理：按失效概率的大小将物理页迁移到相应级别的数据块中；数据块的级别按预定的失效概率划分；具体包括以下子步骤：

(21)读取数据块中物理页，判断物理页是否为有效页，若不是则迁移该物理页到待删除数据块；若是则进入步骤(22)；

(22)判断该物理页FP属于[TFP，∞]、[HFP，TFP]或[0，HFP]哪一区间，并将该物理页迁移到所属区间对应的数据块队列中，若数据块队列中没有空闲空间，则从空闲池中获取一块空闲数据块挂在在队列上，再将该物理页迁移到空闲数据块中；否则直接将该物理页迁移到空闲数据块中；

(3)管理元数据：当数据页写入、数据页更新或垃圾回收时更改数据所在物理页的索引次数和索引信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于失效概率的固态存储分级管理方法，其特征在于，所述步骤(3)具体包括：

(31)判断：判断若是数据页写入进入步骤(32)，若是数据页更新时进入步骤(33)，若是垃圾回收操作进入步骤(34)；

(32)写入数据页：通过去重写技术，判断写入数据是否已存在，若不存在，则新建逻辑页条目和物理页条目，逻辑页条目包括新分配的物理页地址和标为有效的状态，逻辑地址对应到新建的逻辑页条目，逻辑页条目通过其中的物理页地址对应一个物理页条目，物理页条目包括数据指纹、置为1的物理页索引次数和映射的逻辑地址集合；若存在，则建立逻辑地址到已存在物理页地址所在逻辑页条目的对应关系，并将该逻辑地址添加到对应物理页条目的逻辑地址集合中，物理页索引次数加1，结束；

(33)更新数据页：将逻辑地址对应的逻辑页条目中状态置为无效，并判断对应物理页条目中物理页索引用次数是否为1，若是则将该物理页条目删除；否则将逻辑地址从对应物理页条目中逻辑地址集合中删除，并且物理页索引次数减1；进入步骤(32)；

(34)数据块删除：判断该数据块中各物理页是否为有效页，若是有效页，则通过物理页条目中映射的逻辑地址集合，找到对应的逻辑地址条目，将它们依次重新对应到新迁移后的物理页地址，再删除原物理页条目，并新建迁移后的物理页条目，直至完成该块中所有有效页的迁移操作，再擦除数据块，成为一个空闲块；否则直接擦除数据块。

3.一种基于失效概率的固态存储分级管理系统，其特征在于，所述系统包括：

失效概率评估模块，用于根据垃圾回收中将迁移物理页的索引次数和该物理页对应逻辑页的冷热程度综合评估该物理页的失效概率；所述物理页失效概率具体计算公式为：

其中，Tem_LPN为逻辑页的温度；luc为最近写访问次数；ct为系统的当前时间；lts为最近访问时间戳；Δu为最近访问的时间间隔门限，预设值；FP_PPN为物理页的失效概率；N为物理页的索引次数；α为系数，预设值；

数据分级管理模块，用于按失效概率的大小将物理页迁移到相应级别的数据块中；数据块的级别按预定的失效概率划分；具体包括：

第一单元，用于读取数据块中物理页，判断物理页是否为有效页，若不是则迁移该物理页到待删除数据块；若是则进入第二单元；

第二单元，用于判断该物理页FP属于[TFP，∞]、[HFP，TFP]或[0，HFP]哪一区间，并将该物理页迁移到所属区间对应的数据块队列中，若数据块队列中没有空闲空间，则从空闲池中获取一块空闲数据块挂在在队列上，再将该物理页迁移到空闲数据块中；否则直接将该物理页迁移到空闲数据块中；

元数据管理模块，用于当数据页写入、数据页更新或垃圾回收时更改数据所在物理页的索引次数和索引信息。

4.根据权利要求3所述的一种基于失效概率的固态存储分级管理系统，其特征在于，所述元数据管理模块具体包括：

判断单元，用于判断若是数据页写入进入数据页写入单元，若是数据页更新时进入数据页更新单元，若是垃圾回收操作进入数据块删除单元；

数据页写入单元，用于通过去重写技术，判断写入数据是否已存在，若不存在，则新建逻辑页条目和物理页条目，逻辑页条目包括新分配的物理页地址和标为有效的状态，逻辑地址对应到新建的逻辑页条目，逻辑页条目通过其中的物理页地址对应一个物理页条目，物理页条目包括数据指纹、置为1的物理页索引次数和映射的逻辑地址集合；若存在，则建立逻辑地址到已存在物理页地址所在逻辑页条目的对应关系，并将该逻辑地址添加到对应物理页条目的逻辑地址集合中，物理页索引次数加1，结束；

数据页更新单元，用于将逻辑地址对应的逻辑页条目状态置为无效，并判断对应物理页条目中物理页索引用次数是否为1，若是则将该物理页条目删除；否则将逻辑地址从对应物理页条目中逻辑地址集合中删除，并且物理页索引次数减1；进入数据页写入单元；

数据块删除单元，用于判断该数据块中各物理页是否为有效页，若是有效页，则通过物理页条目中映射的逻辑地址集合，找到对应的逻辑地址条目，将它们依次重新对应到新迁移后的物理页地址，再删除原物理页条目，并新建迁移后的物理页条目，直至完成该块中所有有效页的迁移操作，再擦除，成为一个空闲块。