[发明专利]用于减少未对齐的写入操作的写入放大的缓冲器

说明书

本文的示例涉及一种存储系统，该存储系统分别处理相对于来自存储设备的可取回分段是对齐的和未对齐的写入操作的部分。针对未对齐的部分，缓冲器可以用于存储未对齐的可取回分段，并且利用提供有写入操作的内容来更新这些段。与写入请求相关联的内容的对齐的部分可以被直接地写入到存储介质或覆写缓冲器中出现的对应的可取回分段。表或阵列可以跟踪与缓冲器中或存储装置中的内容相对应的逻辑块地址。缓冲器中的内容可以被保存在缓冲器中，而不会被备份或持久化到存储装置，直到发生诸如断电或缓冲器中的空间不足之类的触发事件。

背景技术

固态驱动器(SSD)可以包括非易失性存储器管芯的一个或多个封装。在一些实现方式中，管芯由存储器单元组成，存储器单元被组织成页，并且页被组织成块。存储器单元可以存储信息的一个或多个位。针对存储装置访问请求，基于NAND的SSD可以使用间接表，该间接表提供逻辑地址的逻辑块地址到物理块地址(L2P)的转换(例如，逻辑块地址(LBA)到NAND物理块地址(PBA)的转换)。

附图说明

图1描绘了系统的示例。

图2描绘了示例表格式。

图3描绘了用于处理要被写入到存储装置的内容的对齐的和未对齐的部分的过程。

图4描绘了用于标识缓冲器中的槽位的指针的格式。

图5描绘了用于管理缓冲器清理的过程。

图6描绘了系统。

图7描绘了数据中心环境。

具体实施方式

在具有可访问存储装置或存储器的计算机系统中，各种操作系统(OS)以5xx B(例如，512B、520B和528B)或4xxx B(例如，4096B和4160B)的LBA扇区大小发出写入请求(其中B表示字节)。在可预见的将来，预期LBA扇区大小不会增长，但是可以取决于文件系统(FS)的规格而改变。在一些示例中，SSD使用4千位字节(KiB)间接单元(IU)大小以将LBA映射到介质(例如，NAND闪存)的物理地址。以4KiB(4096字节)间接单元(IU)粒度且每个条目4字节存储NAND物理块地址的L2P表对于SSD逻辑存储器容量的每十亿字节(GiB)而言消耗1兆字节(MiB)的易失性存储器空间。L2P表因此使用1GiB的易失性存储器用于1太字节(TiB)SSD项目标识符(其中SSD具有1TiB逻辑容量，而其物理容量可能更大)，并且16GiB的易失性存储器用于16TiB SSD(具有用于存储用户数据的16TiB的NAND的SSD)。

随着SSD容量的增长，IU大小预期增长到16KiB以及甚至64KiB。随着IU大小的增长，针对可用的易失性存储器(或用于存储L2P表的其他介质)的要求也会增长，但是针对表的可用的存储器空间可能会受到限制。

当写入请求的LBA范围与IU开始和结束地址边界未对齐时，会发生不对齐的主机写入。换言之，当写入请求的开始和结束LBA范围与IU的相应的开始和结束LBA不对应时，会发生不对齐的或未对齐的写入请求。相比之下，当写入请求的开始和结束LBA范围与IU的相应的开始和结束LBA范围相对应时，会发生对齐的写入请求。

写入放大指代被写入到存储介质的数据量除以与写入请求相关联的数据量。未对齐的写入可以引入高于一(1)的SSD写入放大(WA)。随着IU大小继续增加，来自未对齐的写入请求的写入放大将进一步增加。例如，除了与数据读取、数据修改、数据写入(读取-修改-写入)操作相关联的性能损失(例如，NAND页读取时间)之外，对具有4KiB IU的SSD的一个512B主机写入将被放大8倍。

例如，如果IU大小为4KiB并且主机只向LBA0(单个扇区)写入，则写入是未对齐的。IU0(LBA0到LBA7)的读取发生，LBA0的数据利用来自主机的数据被更新，然后LBA0到LBA7利用更新后的LBA0被写回到介质。由于一个LBA对应于被写入到存储装置的8个LBA，因此这个示例具有为8的放大倍数。