[发明专利]一种固态硬盘磨损均衡方法和装置在审

专利信息
申请号: 202010195586.7 申请日: 2020-03-19
公开(公告)号: CN111414138A 公开(公告)日: 2020-07-14
发明(设计)人: 张远高;周炎钧 申请(专利权)人: 青岛镕铭半导体有限公司
主分类号: G06F3/06 分类号: G06F3/06
代理公司: 工业和信息化部电子专利中心 11010 代理人: 吴淑艳
地址: 266100 山东省青*** 国省代码: 山东;37
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摘要:
搜索关键词: 一种 固态 硬盘 磨损 均衡 方法 装置
【说明书】:

发明提出了一种固态硬盘磨损均衡方法和装置,用以减少系统内存资源的开销,提高磨损均衡操作的处理效率。固态硬盘磨损均衡方法,包括:获取冷数据队列中队首数据块的时间戳,所述冷数据队列中的数据块按照时间戳由早到晚的顺序排列;如果获取的时间戳与当前时间之间的时间差不大于预先设定的冷数据迁移阈值,则获取所述冷数据队列前段若干数据块的擦除次数;如果获取的前段若干数据块中任一数据块的擦除次数与空闲队列队尾数据块的擦除次数的差值大于预设的磨损均衡阈值,则启动磨损均衡操作,所述空闲队列中的空闲数据块按照擦除次数从小到大的顺序排列。

技术领域

本发明涉及固态硬盘技术领域,尤其涉及一种固态硬盘磨损均衡方法和装置。

背景技术

固态硬盘(SolidStateDisk、SolidStateDrive,SSD)是一种主要以闪存作为永久性存储器的电脑存储设备。其采用闪存作为存储介质,分成多个数据块,每一块在写入之前必须先擦除成为空闲数据块。已写入的数据若被更新,新数据会写到不同的物理地址,同时旧地址对应的数据则被标示成无效,也称为数据垃圾。通过垃圾回收,能够提升SSD的利用效率。

垃圾回收,数据保留和磨损均衡是固态硬盘设计的重要功能。随着写入的数据量增加,空闲数据块变少,垃圾回收会将有效数据从源块迁移到目标块,之后源块可以被擦除成为空闲数据块,从而释放被无效数据占用的空间。空闲数据块用队列来管理,可按擦除次数从小到大排序。垃圾回收通常在可用空间较少时发生,这意味着空闲数据块队列不大,不用考虑队列插入排序和删除的更新效率。已写入的数据可能受到读取干扰,如果存储时间过长也会变得不可靠。数据保留是把受到读取干扰或存储时间过长的数据从源块迁移到目标块。

每个数据块的读取次数在运行时更新,当超过阈值时,数据块可直接放入紧急垃圾回收队列。每个空闲数据块被初次写入时加盖时间戳,其值保持不变,直到该数据块被擦除重新写入。写入数据到新空闲块或擦除数据块时,数据块的时间戳可添加到一个队列尾部或从该队列中删除。该队列是按时间戳自然排序的,称为冷数据队列,时间戳越早数据越冷,越晚则越热。

擦除次数可标示数据块磨损量,磨损均衡需在最高与最低擦除次数差超过阈值时将数据从擦除次数高的源块迁移到擦除次数低的目标块,以延长使用寿命。

现有技术方案需要单独的磨损队列来跟踪擦除次数,该队列的大小是固态硬盘闪存中所有数据块的数量,需要按擦除次数排序。垃圾回收会不断地产生更新插入和删除操作,因磨损队列大,维护大型排序队列需要相应的内存和计算量,增加了系统内存资源的开销,降低了磨损均衡操作的处理效率。

发明内容

本发明实施例提供一种固态硬盘磨损均衡方法和装置,用以减少系统内存资源的开销,提高磨损均衡操作的处理效率。

第一方面,提供一种固态硬盘磨损均衡方法,包括:

获取冷数据队列中队首数据块的时间戳,所述冷数据队列中的数据块按照时间戳由早到晚的顺序排列;

如果获取的时间戳与当前时间之间的时间差不大于预先设定的冷数据迁移阈值,则获取所述冷数据队列前段若干数据块的擦除次数;

如果前段若干数据块中任一数据块的的擦除次数与空闲队列队尾数据块的擦除次数的差值大于预设的磨损均衡阈值,则启动磨损均衡操作,所述空闲队列中的空闲数据块按照擦除次数从小到大的顺序排列。

在一种实施方式中,启动磨损均衡操作,具体包括:

将第一源数据块中的有效数据迁移到空闲队列队尾的第一目标数据块中,所述第一源数据块包括所述冷数据队列前段的至少一块数据块;

根据所述第一源数据块中的有效数据比例,确定所述第一源数据块的回收等级;

根据所述第一源数据块的回收等级,将所述第一源数据块放入相应等级的回收队列中。

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