[发明专利]用于主机管理的存储的卸载碎片整理操作

说明书

主机管理的存储设备包括卸载功能，该卸载功能使主机可以将全部或部分碎片整理操作卸载到存储设备。主机不发出读、写或复制操作和命令以将数据重定位到主机的DRAM，而是为存储设备控制器组装碎片整理操作命令描述符。该命令描述符包括碎片整理位图，可以由存储设备控制器直接访问该碎片整理位图，从而以带粒度级完全在存储设备上进行碎片整理操作，而不会占用主机CPU周期或主机存储器。通过将碎片整理卸载到存储设备上所实现的主机操作/命令的减少至少减少了千倍。

技术领域

本文描述的示例通常涉及用于主机管理的存储设备的存储系统。

背景技术

对于诸如固态存储器(SSD)的包含非易失性存储器(NVM)的主机管理的存储设备，诸如NAND页面的存储器页面被组织为多个组(或带)。每个组/带内的NAND页面通常按顺序编程。主机级别的存储基本单元是使用逻辑块寻址可进行块寻址的。例如，可以通过将每个逻辑带映射到逻辑块寻址(LBA)的范围而使用逻辑块寻址来映射存储器的逻辑带。另外，通过将每个逻辑带直接映射到存储设备的物理带(例如，物理扇区)，可以使用存储设备物理带来映射逻辑带。因此，可以将LBA映射到物理NAND页面或存储的其他类型的物理区域。

为了高效地管理存储设备，主机通常维护逻辑到物理地址(L2P)间接表，以将LBA映射到物理NAND页面地址。L2P间接表中的每个条目都将逻辑地址索引与物理NAND页面地址相关联，其中该物理NAND页面地址与连续的LBA单元(称为间接单元(IU))对准。每个IU包含N个连续的LBA，其中N表示映射粒度或IU粒度。较大的N可以有助于减少L2P表的存储器占用量。较小的N有助于减少随机工作负载下的写放大。写放大增加了必须擦除和重写存储的物理扇区的次数，这可能对SSD的寿命产生不利影响。

主机还维护无效表，以在IU粒度方面跟踪每个组/带的无效性，即给定组/带中有多少IU包含过时的或无效的数据。主机使用无效表来确定何时启动碎片整理(defrag)操作以释放由包含无效数据的IU占用的NAND空间并重新放置包含有效数据的IU。主机启动的碎片整理操作基于哪些组/带包含过时/无效数据的IU数量最多，来选择要进行碎片整理的组/带。

附图说明

图1示出了示例系统的示例主机和主机管理的存储设备。

图2A-2D示出了示例系统的示例间接和无效表、位图和列表。

图3示出了用于示例系统的示例命令描述符。

图4A-4B示出了示例系统的示例第一逻辑流程。

图5A-5C示出了示例系统的示例第二逻辑流程。

图6A-6B示出了示例系统的示例第四逻辑流程。

图7示出了其中可以实现示例系统的通用计算机系统。

具体实施方式

对于主机管理的SSD，例如符合在openchannelssd.readthedocs.io/en/latest/specification/上发布的开放通道SSD规范(Open-Channel SSD Specification)OC(开放通道)NAND SSD，L2P间接表由主机管理。一旦触发碎片整理操作后，主机就使用读取和写入操作，或者在不读取数据的情况下使用矢量复制(vector-copy)或SSD上复制(on-SSD-copy)命令将数据重定位到主机动态随机存取存储器(DRAM)。这些操作和命令会损害性能并引入设计复杂性。