[发明专利]一种管理固态硬盘映射表的方法

摘要

本发明公开了一种管理固态硬盘映射表的方法，特征是包括设计固态硬盘的功能结构，将存储映射表的闪存页分为顺序存储和动态存储，为动态的闪存转换页建立索引，设计缓冲区写回策略，映射记录的查找流程和动态闪存转换页的合并等步骤。缓存中的脏数据给了第二次机会留在缓冲区，减少了写回操作。命中动态闪存转换页时一次读取一个闪存页的映射记录并全部加载到缓冲区中，提高了缓存的命中率。本发明的方法与传统的映射表管理方法相比，减少了对固态硬盘的读写次数，同时可以提高固态硬盘的寿命，缓冲区命中率的提高可以大大提升固态硬盘的性能。

主权项

1.一种管理固态硬盘映射表的方法，其特征在于包括以下步骤：第一步：设计固态硬盘的功能结构将固态硬盘中存储数据的闪存分为两部分：一部分用以存储用户数据，另一部分用以存储映射表；将存储映射表的闪存页再分为两部分：一部分按序存储映射记录，后面称为In‑order Translation Page，另一部分乱序动态地存放映射记录，后面称为Dynamic Translation Page，这部分的映射记录都是从缓冲区中替换出来的；固态硬盘的内存区域大致分为两部分，一部分用以缓存映射记录，另一部分保存映射表的映射记录，称为GTD；第二步：为Dynamic Translation Page建立索引Dynamic Translation Page的索引是存放在内存中的，每个Dynamic Translation Page的索引包括两部分，一部分是Bloom Filter,一部分是该闪存页中映射记录逻辑地址的最大值和最小值，Dynamic Translation Page的索引用来查找某个映射记录是否存在于某个物理的闪存页中；第三步：缓冲区的写回策略存储映射记录的缓冲区分为两部分：一部分为主缓冲区，后面称为CMT，另一部分为辅助缓冲区，后面称为Ghost‑CMT，辅助缓冲区的大小为主缓冲区大小的1％‑10％，上限不超过10％，且最小为一个闪存页的大小；当主缓冲区中替换出一个映射记录时，如果记录为干净的，则直接剔出缓冲区，如果为脏的映射记录，则将映射记录放入到辅助缓冲区；无论记录是在辅助缓冲区中命中还是在主缓冲区命中，都将该记录移到主缓冲区的头部；当辅助缓冲区变满的时候，批量写回一部分映射记录到闪存页中，这样的闪存页为Dynamic Translation Page，批量写回的映射记录的数量为一个闪存页中存放的映射记录的数量；在写入一个Dynamic Translation Page到闪存上时，同时在内存中为它建立一个索引；第四步：映射记录查找流程当需要查找一个映射记录时，首先查找缓存，先查找主缓冲区，再查找辅助缓冲区；如果命中了缓冲区则直接返回，如果没有在缓冲区中命中，则查找Dynamic Translation Page的索引；如果通过索引确定在该记录所在的闪存页在Dynamic Translation Page区域，则从闪存中读出这个闪存页，并将该页中的全部映射记录都加载到缓冲区中；如果不在Dynamic Translation Page区域，则通过计算算出该映射记录所在的闪存页，然后读出该映射记录，并将该条记录加载到映射记录中；第五步：映射记录的加载当缓冲区没有命中时，从闪存中读取映射表，存储映射表的闪存页逻辑上分为两部分，一部分为In‑order Translation Page，另一部分为Dynamic Translation Page；当要从Dynamic Translation Page中加载一个映射记录时，将该闪存页中的其他记录也同时加载到缓存中；第六步：Dynamic Translation Page的合并操作当Dynamic Translation Page的数量超过一定的阈值后，固态硬盘的主控将其合并到顺序存储区，同时在内存中删除Dynamic Translation Page的索引。