[发明专利]一种基于负载控制的提高闪存固态硬盘持久性方法

摘要

本发明公开了一种基于负载控制的提高闪存固态硬盘持久性方法，目的是提出一种通过控制负载分流和负载写入时间间隔来提高闪存固态硬盘持久性的方法，既保证闪存固态硬盘达到用户提出的合理期望寿命，又减小对系统读写响应性能的影响。技术方案是先构建分流缓冲持久性保障系统，在计算机操作系统应用层安装主控软件，由主控软件对分流缓冲持久性保障系统进行初始化，通过控制负载分流和负载写入时间间隔对闪存固态硬盘进行持久性保证。采用本发明既可有效提高闪存固态硬盘的持久性，保证硬盘使用时间达到用户预期寿命要求，又可提高闪存固态硬盘利用率。

主权项

1.一种基于负载控制的提高闪存固态硬盘持久性方法，其特征在于包括以下步骤：第一步，构建分流缓冲持久性保障系统：在内存中建立分流缓冲器，分流缓冲器分为三个区：候选区、缓冲区和溢出区；写入的数据按到达时间顺序先放置在候选区，候选区装满后从候选区移入缓冲区，缓冲区装满后从缓冲区移入溢出区；闪存固态硬盘通过主板上的外部设备扩展接口PCI连接中央处理器CPU；第二步，在计算机操作系统应用层安装主控软件，由主控软件对分流缓冲器、闪存固态硬盘、机械磁盘的读写进行控制，并在内存中建立各种计数器模块，包括：分流缓冲器计时器，用于记录从上次分流缓冲器刷写数据到当前时刻经过了多久；分流缓冲器热度记录器，用于记录分流缓冲器中每个数据的热度，分流缓冲器第m条数据的热度记为C_m，每当该条数据被访问一次时，它对应的热度C_m加1，m为正整数；闪存固态硬盘热度记录器，用于记录闪存固态硬盘中存储的每个Block的热度，每当某个Block中的任意一条数据被访问一次，该Block的热度加1；闪存固态硬盘计时器，用于记录每个Block数据在闪存固态硬盘中存放了多久；热度阀值C，当数据热度小于C时将该数据从分流缓冲器移出写入机械磁盘；第三步，由主控软件对分流缓冲持久性保障系统进行初始化：3.1根据所使用的闪存固态硬盘设备信息设定最大擦除次数PE，并根据用户需求和负载情况设定一个期望寿命L_E；3.2读取当前内核时间，记为开始时间t₀；3.3对各计数器模块赋值：将分流缓冲器计时器初始化为0并开始计时；将分流缓冲器热度记录器、闪存固态硬盘热度记录器、闪存固态硬盘计时器、热度阀值C均初始化为0，令变量m＝0；3.4将分流缓冲器中的三个区清空；第四步，采用以下方法对闪存固态硬盘进行持久性保证：4.1计算负载写入最小间隔时间T_H，其中S为闪存固态硬盘中的Block的个数；4.2判断当前分流缓冲区计时器记录的时间T_SB是否大于T_H，若是，则转4.3，否则转第五步；4.3判断候选区是否装满，若是则转4.4，否则回到4.3继续等待直到候选区装满；4.4计算候选区单位时间热度，计算闪存固态硬盘中每个Block的单位时间热度，将候选区单位时间热度与闪存固态硬盘中单位时间热度最小的Block进行对比，若候选区单位时间热度大于闪存固态硬盘中单位时间热度最小的Block，则转4.5，否则转第五步。4.5将闪存固态硬盘中单位时间热度最小的Block迁移到机械磁盘，然后擦除该Block，将候选区数据写入该Block，将闪存固态硬盘热度记录器中对应该Block的热度和闪存固态硬盘计时器中对应该Block的时间清零；4.6调整负载写入最小间隔时间为T’_H，其中t为闪存固态硬盘当前使用了多久，由当前内核时间减去开始时间t₀可求得，K为闪存固态硬盘当前已经历的擦除次数；4.7将m和热度阀值C清0；4.8判断是否从键盘接收到用户中断，若有中断则转第六步，若无中断则返回第四步；第五步，对分流缓冲器中的数据进行筛选分流，方法是：5.1判断分流缓冲器中的缓冲区是否装满，若是，执行5.2，否则转第四步。5.2进行数据筛选，读取分流缓冲器热度记录器，得到第m条数据的热度为C_m，若C_m小于C，执行5.3，否则m加1，转5.4；5.3将第m条数据移出分流缓冲器，写入机械磁盘，然后将分流缓冲器中第m条之后的各条数据依次向前移动一位，返回第三步；5.4比较m与候选区总数据条数，若m小于等于候选区总数据条数，转5.2继续筛选，否则转5.5.5.5将m清0，热度阀值C＝C+1，转5.2；第六步，结束。