[发明专利]垃圾回收方法和固态硬盘

说明书

公开了一种垃圾回收方法和固态硬盘。固态硬盘包括存储器，存储器包括多个用户物理块，垃圾回收方法包括：获取当前用户物理块内的所有写数据对应的索引表，索引表包括至少一个索引值，索引值指示写数据对应的二级映射表的存储位置；根据索引表获取至少一个目标二级映射表；逐个遍历至少一个目标二级映射表中的每条映射记录，判断每条映射记录中的物理地址是否属于当前用户物理块；将物理地址属于当前用户物理块的映射记录对应的有效的写数据进行搬移。该垃圾回收方法通过查找索引值获取目标二级映射表，对每一目标二级映射表只进行一次遍历，查找到有效的写数据进行搬移，无需扫描整个物理块，减少垃圾回收时的数据读取操作，减小开销。

技术领域

本发明涉及数据存储技术领域，特别涉及一种垃圾回收方法和固态硬盘。

背景技术

固态硬盘(SSD，Solid State Drives)是用固态电子存储芯片制作的存储硬盘，主要由控制器、存储器和缓存单元组成。固态硬盘通常采用闪存存储器(flash Memory)来存储写数据，例如NAND存储器，而采用SRAM或DRAM作为缓存单元。

在使用闪存的物理块来存储写数据时，需要用到FTL(flash Translation Layer，闪存转换层)映射表，用于记录主机逻辑空间地址到闪存物理地址的映射关系，而表示该映射关系的映射表通常也存储在物理块中。当用户写入数据时，如果可用的物理块的数量小于一定阈值时就需要对其进行擦除重写操作，由于写入写数据时是以page(物理页)为单位，而擦除时则是以block(物理块)为单位，所以当需要擦除物理块时，首先需要进行垃圾回收处理，即将物理块上的有效数据搬移至新的物理块中，然后再擦除这个物理块，以腾出空间给用户进行写操作。目前垃圾回收时，针对某一物理块通常需要逐个扫描这个物理块的每个4K单元格，读取相应的逻辑地址，然后利用映射表查找到对应的物理地址，根据查找到的物理地址与该4K单元格本身的物理地址是否相同来判断其上的写数据是否为有效数据，之后对该4K单元格内的写数据进行垃圾回收处理。目前这种垃圾回收方式需要扫描整个物理块，开销很大，而且需要将同一映射表频繁读取至缓存单元，垃圾回收过程繁琐，效率不高。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种垃圾回收方法和固态硬盘，以解决垃圾回收时需要扫描整个物理块查找有效数据而造成垃圾回收开销大的问题。

根据本发明的第一方面，提供一种垃圾回收方法，应用于固态硬盘中，固态硬盘包括缓存单元和存储器，存储器包括多个用户物理块，其中，所述垃圾回收方法包括：

获取当前用户物理块内的所有写数据对应的索引表，所述索引表包括至少一个索引值，所述索引值指示所述写数据对应的二级映射表的存储位置；

根据所述索引表获取至少一个目标二级映射表；

逐个遍历所述至少一个目标二级映射表中的每条映射记录，判断每条所述映射记录中的物理地址是否属于所述当前用户物理块；

将物理地址属于所述当前用户物理块的所述映射记录对应的有效的写数据进行搬移，所述有效的写数据为有效数据。

可选地，在获取当前用户物理块内的所有写数据对应的索引表的步骤之前还包括：

在处理写操作时，将每个用户物理块中的所有写数据对应的所述索引值记录以建立索引表，且相同的索引值只记录一次。

可选地，所述索引表存储于所述缓存单元中或存储于所述存储器的指定用户物理块中。

可选地，所述当前用户物理块包括多个4K单元格，对应存储多个所述写数据，且所述索引表位于所述当前用户物理块的指定4K单元格中。

可选地，所述固态硬盘的所有逻辑地址分为多个组，每个组对应一个编码值，写数据的索引值为所述写数据的逻辑地址所在的组的编码值。