CN108984124B - 减少写放大的方法、装置、计算机设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及减少写放大的方法、装置、计算机设备及存储介质，该方法包括将数据写入固态硬盘的闪存内；记录数据的搬移次数；判断所述搬移次数是否不小于阈值；若是，则将搬移次数不小于阈值的数据标记为冷数据。本发明通过记录数据的搬移次数，并实时对比搬移次数与阈值，获取搬移次数达到或超过阈值的数据，将该数据标记为冷数据，缩短冷数据沉淀的过程，减少冷数据的搬移次数，减少闪存写入量和主机写入量的比值，减少写放大。

Description

减少写放大的方法、装置、计算机设备及存储介质

技术领域

本发明涉及固态硬盘，更具体地说是指减少写放大的方法、装置、计算机设备及存储介质。

背景技术

在固态硬盘中，写放大是判断盘的寿命的一个重要的指标。减小写放大，就是减小闪存写入量与主机写入量的比值。闪存的写入量和主机写入量的两者比值的大小与冷数据是否尽早识别有重要的关系。

现有技术主要是通过块搬移数据，被动地沉淀冷数据。每次选择有效数据少的块，进行搬移，有效数据可能包含冷数据，如图1所示，在固态硬盘使用过程中，冷数据在不断的搬移，直到不再搬移，才能够搬移到含有效数据很多，且大部分是冷数据的块中，这个块可能在很久的一段时间里不再被选中搬移。这样就沉淀了冷数据，称为冷数据的沉淀过程。冷数据的沉淀过程越短，产生的写放大就会越小，每次进行数据搬移，优先选择含有效数据较少的块进行搬移，这个块中可能含有冷数据。在这个过程中，冷数据被搬移了很多次，每次搬移都会增加闪存的写入量，造成了闪存写入量增加，最终增大了写放大。

因此，有必要设计一种新的方法，实现减少闪存写入量，减少写放大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供减少写放大的方法、装置、计算机设备及存储介质。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：减少写放大的方法，包括：

将数据写入固态硬盘的闪存内；

记录数据的搬移次数；

判断所述搬移次数是否不小于阈值；

若是，则将搬移次数不小于阈值的数据标记为冷数据。

其进一步技术方案为：判断所述搬移次数是否不小于阈值的步骤之后，还包括：

若否，则返回所述将数据写入固态硬盘的闪存内步骤。

其进一步技术方案为：所述记录数据的搬移次数步骤，包括以下具体步骤：

判断数据是否是第一次写入固态硬盘的闪存内；

若是，则搬移次数记录为零，并进入下一步骤，若否，则进入下一步骤；

判断固态硬盘是否触发数据搬移操作；

若是，则搬移写入固态硬盘的闪存内的数据；

将搬移次数加一；

并进入判断所述搬移次数是否不小于阈值的步骤；

若否，则返回将数据写入固态硬盘的闪存内的步骤。

其进一步技术方案为：所述将搬移次数不小于阈值的数据标记为冷数据步骤之后，还包括：

将冷数据存储于冷数据块内。

其进一步技术方案为：所述记录数据的搬移次数步骤，具体是将数据的搬移次数记录于数据所在页的元区。

其进一步技术方案为：所述将数据写入固态硬盘的闪存内步骤之前，还包括：

建立用于记录搬移次数的次数登记表。

本发明还提供了减少写放大的装置，包括：

写入单元310，用于将数据写入固态硬盘的闪存内；

记录单元320，用于记录数据的搬移次数；

次数判断单元330，用于判断所述搬移次数是否不小于阈值；

标记单元340，用于若是，则将搬移次数不小于阈值的数据标记为冷数据。

其进一步技术方案为：所述记录单元320包括：

数据写入判断模块321，用于判断数据是否是第一次写入固态硬盘的闪存内；

初始化模块322，用于若是，则搬移次数记录为零；

搬移触发模块323，用于判断固态硬盘是否触发数据搬移操作；

搬移模块324，用于若是，则搬移写入固态硬盘的闪存内的数据；

次数更新模块325，用于将搬移次数加一。

本发明还提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器及处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的减少写放大的方法。

本发明还提供了一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时可实现上述的减少写放大的方法。

本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明通过记录数据的搬移次数，并实时对比搬移次数与阈值，获取搬移次数达到或超过阈值的数据，将该数据标记为冷数据，缩短冷数据沉淀的过程，减少冷数据的搬移次数，减少闪存写入量和主机写入量的比值，减少写放大。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为现有数据的数据搬移的示意流程图；

图2为本发明一具体实施例提供的减少写放大的方法的应用场景图；

图3为本发明一具体实施例提供的减少写放大的方法的示意流程图一；

图4为本发明一具体实施例提供的减少写放大的方法的子步骤示意流程图；

图5为本发明一具体实施例提供的减少写放大的方法的示意流程图二；

图6为本发明另一具体实施例提供的减少写放大的方法的示意流程图；

图7为本发明一具体实施例提供的减少写放大的装置的示意性框图；

图8为本发明一具体实施例提供的记录单元320的示意性框图；

图9为本发明另一具体实施例提供的减少写放大的装置的示意性框图；

图10为本发明一具体实施例提供的一种计算机设备的示意性框图。

具体实施方式

为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

请参阅图2与图3，图2为本发明一具体实施例提供的减少写放大的方法的应用场景图；图3为本发明一具体实施例提供的减少写放大的方法的示意流程图，该方法应用于服务器，以冷数据沉淀平台形式存在，该服务器可与用户终端进行数据交互，其中用户终端的使用者通常为企业的数据管理人员，可通过用户终端内的数据查阅APP向服务器发起冷数据沉淀需求，服务器向移动终端反馈与需求相对应的数据。

如图3所示，该方法包括步骤S110～S140。

S110、将数据写入固态硬盘的闪存内。

以页为单位，将一个页的数据写入到固态硬盘的闪存内，页是数据搬移的最小单位，以页为单位筛选冷数据最为灵活，当冷数据沉淀下来后，整个块内的数据基本上只含有冷数据，也就是由若干个被标记为冷数据的页组成的块，可提升固态硬盘的性能和保证其寿命。

S120、记录数据的搬移次数。

在本实施例中，搬移次数指的是固态硬盘触发数据搬移机制，对数据进行搬移，每个数据搬移的次数。

具体是将数据的搬移次数记录于数据所在页的元区。其中，固态硬盘一般囊括有若干个块，块由若干个页组成，数据分别存储在页内，页的物理分布一般包括用于存储数据的数据区以及用于管理数据的区域(即元区)，该元区是指记录块的元信息(数据区大小、空闲标志位、指针等等)的区域。

页是数据搬移的最小单位，以页为单位筛选冷数据最为灵活，数据所在页的元区的数据段记录该数据的搬移次数，只需要判断每个页元区内的对应数据段内登记的次数，即可分辨出冷数据，将冷数据的级别缩小至页级别，这样处理冷数据更灵活，最后冷数据沉淀下来后，剩下的块内部有效数据与无效数据的比例较大。

具体地，必须约定在每个页的元区同一数据段记录搬移次数，譬如，选择每个页的元区的第三个数据段作为记录搬移次数的数据段，服务器自动挑选出每个页的元区第三个数据段内的数据，与阈值进行对比，从而筛选出冷数据，方便快捷。

在一实施例中，如图4所示，上述S120可包括有S121～S125。

S121、判断数据是否是第一次写入固态硬盘的闪存内；

S122、若是，则搬移次数记录为零，并进入S123，若否，则进入S123；

S123、判断固态硬盘是否触发数据搬移操作；

S124、若是，则搬移写入固态硬盘的闪存内的数据；

S125、将搬移次数加一；

并进入S130；

若否，则返回S110。

对于首次将某一页的数据写入到固态硬盘的闪存内时，将搬移次数标记为0，比如，页0内的数据第一次写入固态硬盘的闪存内，则记录该数据的搬移次数为0。

当若干个页的数据写入到固态硬盘的闪存内，以使固态硬盘触发数据搬移机制，对数据进行搬移，每次搬移都会对搬移的搬移次数进行加一。譬如：页0的数据被搬移了一次，则将页0的搬移次数更改为1，此后，若页0的数据搬移一次，则在原来的搬移次数上加一，作为该数据的搬移次数。

S130、判断所述搬移次数是否不小于阈值；

S140、若是，则将搬移次数不小于阈值的数据标记为冷数据。

在本实施例中，写入固态硬盘的闪存之后很长时间不被使用的数据称为冷数据。

当所记录的搬移次数中存在达到阈值，将该页内的数据标记为冷数据。譬如：记录的页0搬移次数达到或超过阈值，页0的数据就是冷数据。以及时且自动完成冷数据的沉淀，减少了冷数据的搬移次数，减小了闪存的写入量，减小写放大。

在一实施例中，上述的S110步骤之前，还包括：

建立用于记录搬移次数的次数登记表。

在该实施例中，次数登记表是指专门用于记录对应页的数据搬移次的表格。该次数登记表的页数量与数据的页数量相等，也就是以页为单元，将每一页内的数据看成一个整体，次数登记表必须能够登记所有页的搬移次数，一个页的搬移次数记录在次数登记表的对应页内。

具体地，内存中建一个直接寻址的次数登记表来记录每一个页数据的搬移次数，在本实施例中，将次数登记表的页来代替数据所在的地址，比如，数据所在的位置为页0，则将搬移次数写于次数登记表的页0，便可直接获取到数据所在的位置以及对应的搬移次数，又譬如，若总共有10页的数据需要写入固态硬盘的闪存内，则次数登记表内的页数也为10页，且页0的数据的搬移次数记录在次数登记表的页0内，依次类推。

在实际运用中，对于上述的S110，将搬移次数记录在该次数登记表内，实时对次数登记表内记录的数值与阈值进行对比，及时挑选出冷数据，从而降低闪存的写入量和主机写入量的比值，从而减少写放大。

请参阅图6，图6为本发明另一具体实施例提供的基于哈希筛选冷数据方法的示意流程图；在该实施例中，该方法包括步骤S210～S250。其中步骤S210-S240与上述实施例中的步骤S110-S140类似，在此不再赘述。下面详细说明本实施例中所增加的步骤S250。

S250、将冷数据存储于冷数据块内。

在本实施例中，上述的冷数据块是一个专门用于存储冷数据的块。将上述标记为冷数据以页为单位存储到冷数据块的对应页内，该冷数据块存储的都是冷数据，可以提升固态硬盘的性能且保证固态硬盘的寿命，且减少写放大。

上述的减少写放大的方法，通过记录数据的搬移次数，并实时对比搬移次数与阈值，获取搬移次数达到或超过阈值的数据，将该数据标记为冷数据，缩短冷数据沉淀的过程，减少冷数据的搬移次数，减少闪存写入量和主机写入量的比值，减少写放大。

请参阅图7，图7为本发明一具体实施例提供的减少写放大的装置300的示意性框图；如图7所示，上述的减少写放大的装置，包括：

写入单元310，用于将数据写入固态硬盘的闪存内。

记录单元320，用于记录数据的搬移次数。

次数判断单元330，用于判断所述搬移次数是否不小于阈值。

标记单元340，用于若是，则将搬移次数不小于阈值的数据标记为冷数据。

在一实施例中，如图8所示，上述的记录单元320包括：

数据写入判断模块321，用于判断数据是否是第一次写入固态硬盘的闪存内。

初始化模块322，用于若是，则搬移次数记录为零。

搬移触发模块323，用于判断固态硬盘是否触发数据搬移操作。

搬移模块324，用于若是，则搬移写入固态硬盘的闪存内的数据。

次数更新模块325，用于将搬移次数加一。

图9是本发明另一实施例提供的一种减少写放大的装置300的示意性框图。如图9所示，本实施例的减少写放大的装置300是上述实施例的基础上增加了存储单元350。

存储单元350，用于将冷数据存储于冷数据块内。

需要说明的是，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，上述减少写放大的装置300和各单元的具体实现过程，可以参考前述方法实施例中的相应描述，为了描述的方便和简洁，在此不再赘述。

上述减少写放大的装置300可以实现为一种计算机程序的形式，该计算机程序可以在如图10所示的计算机设备上运行。

请参阅图10，图10是本申请实施例提供的一种计算机设备的示意性框图。该计算机设备500可应用于服务器内，参阅图10，该计算机设备500包括通过系统总线501连接的处理器502、存储器和网络接口505，其中，存储器可以包括非易失性存储介质503和内存储器504。

该非易失性存储介质503可存储操作系统5031和计算机程序5032。该计算机程序5032包括程序指令，该程序指令被执行时，可使得处理器502执行一种减少写放大的方法。

该处理器502用于提供计算和控制能力，以支撑整个计算机设备500的运行。

该内存储器504为非易失性存储介质503中的计算机程序5032的运行提供环境，该计算机程序5032被处理器502执行时，可使得处理器502执行一种减少写放大的方法。

该网络接口505用于与其它设备进行网络通信。本领域技术人员可以理解，图10中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备500的限定，具体的计算机设备500可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

其中，所述处理器502用于运行存储在存储器中的计算机程序5032，以实现如下步骤：

将数据写入固态硬盘的闪存内；

记录数据的搬移次数；

判断所述搬移次数是否不小于阈值；

若是，则将搬移次数不小于阈值的数据标记为冷数据。

在一实施例中，处理器502在实现所述判断所述搬移次数是否不小于阈值的步骤之后，还实现如下步骤：

若否，则返回所述将数据写入固态硬盘的闪存内步骤。

在一实施例中，处理器502在实现所述记录数据的搬移次数步骤时，具体实现如下步骤：

判断数据是否是第一次写入固态硬盘的闪存内；

若是，则搬移次数记录为零，并进入下一步骤，若否，则进入下一步骤；

判断固态硬盘是否触发数据搬移操作；

若是，则搬移写入固态硬盘的闪存内的数据；

将搬移次数加一；

并进入判断所述搬移次数是否不小于阈值的步骤；

若否，则返回将数据写入固态硬盘的闪存内的步骤。

在一实施例中，处理器502在实现所述将搬移次数不小于阈值的数据标记为冷数据步骤之后，还实现如下步骤：

将冷数据存储于冷数据块内。

在一实施例中，处理器502在实现所述记录数据的搬移次数步骤时，具体是将数据的搬移次数记录于数据所在页的元区。

在一实施例中，处理器502在实现所述将数据写入固态硬盘的闪存内步骤之前，还实现如下步骤：

建立用于记录搬移次数的次数登记表。

应当理解，在本申请实施例中，处理器502可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，该处理器502还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。其中，通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

本领域普通技术人员可以理解的是实现上述实施例的方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。该计算机程序包括程序指令，计算机程序可存储于一存储介质中，该存储介质为计算机可读存储介质。该程序指令被该计算机系统中的至少一个处理器执行，以实现上述方法的实施例的流程步骤。

因此，本发明还提供一种存储介质。该存储介质可以为计算机可读存储介质。该存储介质存储有计算机程序，其中计算机程序包括程序指令。该程序指令被处理器执行时使处理器执行如下步骤：

将数据写入固态硬盘的闪存内；

记录数据的搬移次数；

判断所述搬移次数是否不小于阈值；

若是，则将搬移次数不小于阈值的数据标记为冷数据。

在一实施例中，所述处理器在执行所述程序指令而实现所述判断所述搬移次数是否不小于阈值的步骤之后，还实现如下步骤：

若否，则返回所述将数据写入固态硬盘的闪存内步骤。

在一实施例中，所述处理器在执行所述程序指令而实现所述记录数据的搬移次数步骤时，具体实现如下步骤：

判断数据是否是第一次写入固态硬盘的闪存内；

若是，则搬移次数记录为零，并进入下一步骤，若否，则进入下一步骤；

判断固态硬盘是否触发数据搬移操作；

若是，则搬移写入固态硬盘的闪存内的数据；

将搬移次数加一；

并进入判断所述搬移次数是否不小于阈值的步骤；

若否，则返回将数据写入固态硬盘的闪存内的步骤。

在一实施例中，所述处理器在执行所述程序指令而实现所述将搬移次数不小于阈值的数据标记为冷数据步骤之后，还实现如下步骤：

将冷数据存储于冷数据块内。

在一实施例中，所述处理器在执行所述程序指令而实现所述记录数据的搬移次数步骤时，具体是将数据的搬移次数记录于数据所在页的元区。

在一实施例中，所述处理器在执行所述程序指令而实现所述将数据写入固态硬盘的闪存内步骤之前，还实现如下步骤：

建立用于记录搬移次数的次数登记表。

所述存储介质可以是U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的计算机可读存储介质。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的。例如，各个单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。本发明实施例装置中的单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。

该集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，终端，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。

上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (4)

1.减少写放大的方法，其特征在于，包括：

将数据写入固态硬盘的闪存内；

记录数据的搬移次数；

判断所述搬移次数是否不小于阈值；

若是，则将搬移次数不小于阈值的数据标记为冷数据；

所述记录数据的搬移次数步骤，具体是将数据的搬移次数记录于数据所在页的元区；

所述将数据写入固态硬盘的闪存内步骤之前，还包括：

建立用于记录搬移次数的次数登记表；

具体地，内存中建一个直接寻址的次数登记表来记录每一个页数据的搬移次数，将次数登记表的页来代替数据所在的地址；

判断所述搬移次数是否不小于阈值的步骤之后，还包括：

若否，则返回所述将数据写入固态硬盘的闪存内步骤；

所述记录数据的搬移次数步骤，包括以下具体步骤：

判断数据是否是第一次写入固态硬盘的闪存内；

若是，则搬移次数记录为零，并进入下一步骤，若否，则进入下一步骤；

判断固态硬盘是否触发数据搬移操作；

若是，则搬移写入固态硬盘的闪存内的数据；

将搬移次数加一；

并进入判断所述搬移次数是否不小于阈值的步骤；

若否，则返回将数据写入固态硬盘的闪存内的步骤；

所述将搬移次数不小于阈值的数据标记为冷数据步骤之后，还包括：

将冷数据存储于冷数据块内。

2.减少写放大的装置，其特征在于，包括：

写入单元，用于将数据写入固态硬盘的闪存内；

记录单元，用于记录数据的搬移次数；

次数判断单元，用于判断所述搬移次数是否不小于阈值；

标记单元，用于若是，则将搬移次数不小于阈值的数据标记为冷数据；

具体地，内存中建一个直接寻址的次数登记表来记录每一个页数据的搬移次数，将次数登记表的页来代替数据所在的地址；

所述记录单元包括：

数据写入判断模块，用于判断哈希数据是否是第一次写入固态硬盘的闪存内；

初始化模块，用于若是，则将哈希搬移次数标记为零，记录于次数哈希表对应的页内；

搬移触发模块，用于判断固态硬盘是否触发数据搬移操作；

搬移模块，用于若是，则搬移写入固态硬盘的闪存内的哈希数据；

次数更新模块，用于将哈希搬移次数加一，并更新次数登记哈希表内对应页内的哈希搬移次数。

3.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器及处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1所述的减少写放大的方法。

4.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时可实现如权利要求1所述的减少写放大的方法。

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