[发明专利]擦除单元RAID方法、装置、计算机设备及存储介质

说明书

本发明涉及擦除单元RAID方法、装置、计算机设备及存储介质，该方法包括在内存中创建DRAM高速缓冲存储器的奇偶校验位数组；设置每个可并行独立操作的单元同一时间只打开一个擦除单元；设置数据写入顺序；按照顺序写入数据；利用DRAM高速缓冲存储器的奇偶校验位数组延迟写入数据写入过程中产生的奇偶校验位。本发明通过在DRAM中创建高速缓冲存储器的奇偶校验位数组缓存奇偶校验位结果，当数据写入到指定位置时，则将缓存的奇偶校验位结果存储到指定的校验数据物理页内，以延迟写入奇偶校验位数据，保证系统中对应RAID只存在一个打开的擦除单元，实现降低擦除单元因为打开或异常掉电带来数据损坏的可靠性风险。

技术领域

本发明涉及固态硬盘，更具体地说是指擦除单元RAID方法、装置、计算机设备及存储介质。

背景技术

SSD即固态硬盘已经被广泛应用于各种场合，由于其在性能、功耗、环境适应性等方面的优秀指标，正逐步替换传统的硬盘。

随着计算机对于存储容量、性能、成本等方面的需求，NAND也一直在演进。从SLC到MLC，再到TLC、QLC...伴随工艺和制程的提升，NAND的可靠性在下降，需要更强的ECC纠错能力以及其他冗余备份策略来保障数据的可靠性，如RAID。如图1所示，SSD内部典型的RAID一共有4个可并行操作的独立单元，每个可并行操作的独立单元各出一个擦除单元组成RAID数组，每个RAID数组，相同物理页组成一个条带，每个条带内的3个页写入用户数据，每个条带内的1个页写入Parity数据，此RAID数组成了3+1RAID，奇偶校验位的生成规则为通用的策略，如XOR；在该模型下，当某个条带内任意一个物理页数据损坏时，根据奇偶校验位生成规则的可逆性，可以用其他2笔用户数据加上奇偶校验位数据进行修复；由上述的RAID组成来看，3+1RAID可以实现可并行操作的独立单元级别的保护，任意一个可并行操作的独立单元完全损坏，其数据仍然可恢复。

SSD内部经常使用的RAID类型为RAID 5，随着RAID条带大小的不同，其纠错能力也不一样，同时所需的额外物理空间的诉求也不一样，一般而言，RAID条带大小越小，其保护能力越强，但是对于SSD OP占用越大。按照纠错能力的强弱，一般存在CH/DIE/Block/Page等级别的RAID保护策略。

如图2所示，RAID条带大小越小，其对物理空间的需求越大，进而导致更多的OP空间被浪费，所以在SSD内部一般采用擦除单元等级来保护数据可靠性。如图2所示，为针对4个可并行操作的独立单元配置下的RAID配置模型：7+1，每7笔用户数据对应1笔奇偶校验位数据。由于一个条带需要8个物理页，所以需要每个可并行操作的独立单元各出2个擦除单元来组成对应的RAID(如图示中的擦除单元0、1组成了RAID数组)。而数据的写入规则为：优先保障相同条带内的数据写入，也即如图所示的箭头指向，物理写入的先后顺序为：D0_0-D0_1-D0_2-D0_3-D0_4-D0_5-D0_6-P0-D1_0-D1_1-…。随着NAND工艺演进，过多的打开擦除单元会导致数据可靠性降低，而且随着异常掉电的影响，其数据损坏、映射表重建的复杂性很高。