[发明专利]一种分离固态盘中垃圾回收数据与用户数据的方法

说明书

本发明公开了一种分离固态盘中垃圾回收数据与用户数据的方法，包括：在固态盘中分配一个活动块作为存储垃圾回收数据的专用块，并设置专用块的热属性值为0；在固态盘中分配N个活动块作为存储用户数据的用户块，并依次设置N个用户块的热属性值为1～N；写请求到达时，若写请求由垃圾回收操作产生，则由专用块处理垃圾回收数据；若写请求由用户写请求产生，则根据用户数据的冷热程度判定用户数据所对应的热属性值，并由具有相同热属性值的用户块处理用户数据。本发明实现了垃圾回收数据和用户数据的分离，有效减少了垃圾回收引起的写操作数量，进而有效提升了NAND型固态盘的寿命和性能。

技术领域

本发明属于计算机存储领域，更具体地，涉及一种分离固态盘中垃圾回收数据与用户数据的方法。

背景技术

在NAND型固态盘中，读写操作的基本单位是页，擦除操作的基本单位是块。NAND型固态盘不支持定点更新，当需要更新一个页面中的数据时，把新数据写到另外一个空闲页面，包含旧数据的页面被标记为无效。当空闲页数目小于一个预定义的阈值时，执行垃圾回收操作。回收一个块时，首先把该块中有效页的数据迁移出来，写到其他块中，然后擦除此块，释放空间。因此，垃圾回收会引起写放大问题，并且由于固态盘并行度有限，用户的写请求和垃圾回收引起的写操作请求会严重地相互干扰，进而影响固态盘的性能。

现有的NAND型固态盘的请求处理方法，在处理垃圾回收写请求和用户写请求时，对要写入介质的数据进行统一存储。研究表明，在垃圾回收过程中需要迁移的有效页数据再次更新的几率比较小，所以与用户写入的用户数据相比，垃圾回收数据具有冷属性。将垃圾回收数据和用户数据统一存储，会导致垃圾回收数据被频繁地迁移，对NAND型固态盘的寿命和性能产生很大的影响。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种分离固态盘中垃圾回收数据与用户数据的方法，其目的在于将垃圾回收请求需要写入的垃圾回收数据和用户写请求需要写入的用户数据分离开来并分别存储，从而减少垃圾回收引起的写操作数量，进而提升NAND型固态盘的寿命和性能。垃圾回收数据为垃圾回收操作中需要迁移的有效数据。

为实现上述目的，本发明提供了一种分离固态盘中垃圾回收数据与用户数据的方法，包括：

(1)在固态盘中分配一个活动块作为专用块，用于存储垃圾回收数据，并设置所述专用块的热属性值为0；

(2)在固态盘中分配N个活动块作为用户块，用于根据用户数据的冷热程度存储用户数据，并依次设置N个用户块的热属性值为1～N；用户数据为用户写请求中需要写入介质的数据，N为大于或等于1的正整数；

(3)当写请求到达时，判断写请求是由垃圾回收操作产生，还是由用户写请求产生，若写请求由垃圾回收操作产生，则转入步骤(4)；否则，转入步骤(5)；

(4)若专用块中空闲页数量为0，则将专用块设置为非活动块，并重新分配一个活动块作为专用块，设置新分配的专用块的热属性值为0，将垃圾回收数据写入新分配的专用块，操作结束；否则，直接将垃圾回收数据写入专用块，操作结束；

(5)根据用户数据的冷热程度判定用户数据所对应的热属性值i,1≤i≤N；若热属性值为i的用户块中空闲页数量为0，则将对应的用户块设置为非活动块，并重新分配一个活动块作为用户块，设置新分配的用户块的热属性值为i，然后将用户数据写入新分配的用户块，操作结束；否则，直接将用户数据写入热属性值为i的用户块，操作结束。

进一步地，N的取值为1，因此，步骤(2)中需要分配1个活动块作为用户块，且所设置的该用户块的热属性值为1；并且，步骤(5)中，用户数据所对应的热属性值为1。当固态盘所存储的用户数据没有明显的冷热区分时，该方法能快速、高效地实现其中垃圾回收数据与用户数据的分离。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：