[发明专利]基于固态硬盘的快照实现方法、存储系统

说明书

本申请涉及存储技术领域，公开了一种基于固态硬盘的快照实现方法、存储系统。将固态硬盘中的LBA段分成若干个逻辑块并将L2P映射表分成若干个L2P组块，每个逻辑块对应一个L2P组块，固态硬盘接收快照生成命令，将每个L2P组块加上时间戳，生成具有时间戳的快照，对写入的LBA所属的逻辑块进行检查，确定对应的L2P组块已经具有时间戳，新建新的L2P组块并将对应的闪存物理地址更新到该新的L2P组块中，再次接收快照生成命令，遍历所有逻辑块对应的最新L2P组块，确定最新L2P组块不具有时间戳，并将最新L2P组块加上新的时间戳，生成具有最新时间戳的快照，将每个逻辑块对应的多个L2P组块进行关联。本申请中在固态硬盘中实现快照，可节省软件层的DRAM资源，降低成本。

技术领域

本申请涉及存储技术领域，特别涉及基于固态硬盘的快照实现方法、系 统。

背景技术

快照(Snapshot)是一种记录存储系统某一时刻状态的技术。用户可以创建 多份快照，并且在未来任意时间点访问、修改、拷贝、回滚任意一份曾被创 建的快照。

存储系统主要由软件层(即，计算机主机)和硬盘(即，存储器设备) 组成，软件层与一个或多个用户通信，如图1所示，现有技术中软件层定义 实现了快照技术，硬盘不需要也不能感知到快照技术的存在。软件层为了实 现快照技术需要占用很多计算机的DRAM硬件资源以及CPU的算力资源， 而且快照命令的执行时间很长。

当前存储行业的发展趋势是固态硬盘(SSD)会渐渐取代机械硬盘(HDD)， 而固态硬盘内部为了快速访问闪存介质也会配备很大且昂贵的DRAM资源。

现有技术中存储系统的快照功能都是在图1的软件层实现的。具体的， 如图2所示，在软件层维护了一张用户逻辑地址(LA)到硬盘物理地址(PA)的 映射表(map table)，每个LA和PA表征的数据大小为4KB(主流的企业级 存储系统都是以4KB为数据的最小读写单元)，且每个LA的数据可以写入 到任意的PA，所以映射表中每个表项记录了所有LA写入的PA位置信息。 一般来讲，每个表项占4Byte的DRAM，所以假设硬盘暴露给用户的空间是，则映射表的大小为4TB/4KB*4B＝4GB。如图2中，LA(0)的数据写入到 了PA(3)中，LA(1)的数据写入到了PA(9)中，LA(2)的数据写入到了PA(7)中， LA(3)的数据写入到了PA(2)中。此时用户想生成此刻(T1)的快照，即把T1时 刻的存储系统状态存档下来，供以后查看，软件层的做法是将T1时刻的映 射表永久保存到硬盘中，即：

第一步：用户发起快照生成命令。

第二步：软件层锁住映射表，即不响应后续的用户写命令，防止映射表 被更新。

第三步：软件层将T1时刻的4GB映射表写入硬盘，如图3所示。该步 骤会耗时很久，当前主流的固态硬盘接口速度为4GB/s，所以该步骤会耗费 1s。在此期间存储系统可以响应用户的读命令，因为读命令并不会改变映射 表的内容。

第四步：软件层解锁映射表，即继续响应后续的写命令。

之后用户继续写入新LA或者复写之前已经写入过的LA，假设在T2时 刻存储系统的状态如图4所示，即复写LA(0)到PA(8)，新写入LA(5)到PA(4)， 且生成新的快照(T2)，则重复上述步骤将T2快照写入到硬盘。一般来讲，存 储系统会设置一个支持的快照数量上限，假设为TH，当用户生成的快照数量 超过TH后存储系统会自动覆盖最旧的快照，用户会感知到这一情况。

所以，存储系统可以存储最多TH个快照(系统状态)，而且用户可以访问 任何一个快照的数据，只需要在发读命令时指定某个快照即可，例如读T1快 照时刻的LA(0)，则存储系统会首先将T1时刻的映射表从硬盘读到DRAM， 然后再读映射表LA(0)中的PA＝PA(3)，最后将PA(3)中数据从硬盘读出返回 给用户。

现有技术的问题如下：