CN101398749A - 一种静态损耗均衡的方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种静态损耗均衡的方法、装置和系统，该方法包括：获取数据单元的写操作频率和所述数据单元当前所在的硬盘类型；当固态硬盘存储系统满足静态均衡启动条件时，将所述数据单元的写操作频率和预设的写操作频率阈值进行对比，所述固态硬盘存储系统至少包括两种硬盘类型；根据对比结果和所述数据单元当前所在的硬盘类型，确定存储所述数据单元的硬盘类型。本发明实施例在包括SLC固态硬盘和MLC固态硬盘的固态硬盘存储系统中，实现了静态损耗均衡。

Description

一种静态损耗均衡的方法、装置和系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种静态损耗均衡的方法、装置和系统。

背景技术

固态硬盘的存储介质分为两种：SLC(Single Level Cell，单层式存储单元)、MLC(Multi Level Cell，多层式存储单元)。MLC技术能够让单个存储单元保存两倍的数据量。两种存储介质都存在擦写寿命问题：SLC大约10万次，MLC大约1万次。超过了最大可擦写次数，闪存的可擦写块就会成为坏块。为了避免某个擦写块被过度擦写，以至于它先于其他的擦写块达到最大可擦写次数，应该在尽量小的影响性能的前提下，把擦写操作均匀的分布在每个擦写块上。因此，如何将数据均匀的写入每个闪存颗粒可擦写块，平均每个闪存颗粒可擦写块的擦除次数成为延长固态硬盘使用寿命的关键。

损耗均衡技术使用映射的方法，把要写入的固态硬盘的逻辑地址映射到固态硬盘中写入次数最少的区块上面去，使得闪存颗粒上各处的单元擦写次数尽量保持一致，进而延长固态硬盘的使用寿命。损耗均衡技术分为静态均衡和动态均衡两种：

其中，静态均衡：强制搬移固态硬盘的静态数据到擦写次数更少的区块中去，从而大幅度增加使用寿命和可靠性。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：针对固态硬盘内部存储介质的损耗均衡技术的操作单位是闪存的可擦写块，只对固态硬盘内部的存储介质进行损耗均衡。在目前的固态硬盘存储系统中，没有以固态硬盘为单位，根据不同硬盘类型的不同特性进行损耗均衡的技术。

发明内容

本发明实施例提供一种静态损耗均衡的方法、装置和系统，以在包括不同类型固态硬盘的固态硬盘存储系统中，实现静态损耗均衡。

为达到上述目的，本发明实施例一方面提供一种静态损耗均衡的方法，包括：

获取数据单元的写操作频率和所述数据单元当前所在的硬盘类型；

当固态硬盘存储系统满足静态均衡启动条件时，将所述数据单元的写操作频率和预设的写操作频率阈值进行对比，所述固态硬盘存储系统至少包括两种硬盘类型；

根据对比结果和所述数据单元当前所在的硬盘类型，确定所述数据单元存储的硬盘类型。

另一方面，本发明实施例还提供一种存储系统控制器，包括：

获取模块，用于获取数据单元的写操作频率和所述数据单元当前所在的硬盘类型；

对比模块，用于当固态硬盘存储系统满足静态均衡启动条件时，将所述数据单元的写操作频率和预设的写操作频率阈值进行对比，所述固态硬盘存储系统至少包括两种硬盘类型；

确定模块，用于根据所述对比模块的对比结果和所述获取模块获取的数据单元当前所在的硬盘类型，确定所述数据单元存储的硬盘类型。

再一方面，本发明实施例还提供一种固态硬盘存储系统，包括固态硬盘和硬盘接口控制器，还包括：

存储系统控制器，用于获取数据单元的写操作频率和所述数据单元所在的硬盘类型，当固态硬盘存储系统空闲时，将所述数据单元的写操作频率和预设的写操作频率阈值进行对比，并根据对比结果和所述数据单元当前所在的硬盘类型，确定所述数据单元存储的硬盘类型，并通过所述硬盘接口控制器将所述数据单元存储至对应的所述固态硬盘。

与现有技术相比，通过本发明实施例，存储系统控制器获取数据单元的写操作频率和数据单元当前所在的硬盘类型，当固态硬盘存储系统空闲时，将数据单元的写操作频率和预设的写操作频率阈值进行对比，并根据对比结果和数据单元当前所在的硬盘类型，确定存储数据单元的硬盘类型。从而在包括不同类型固态硬盘的固态硬盘存储系统中，实现了静态损耗均衡。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一种静态损耗均衡的方法的流程图；

图2为本发明实施例固态硬盘存储系统的结构图；

图3为本发明实施例另一种静态损耗均衡的方法的流程图；

图4为本发明实施例静态损耗均衡的具体实现流程图；

图5为本发明实施例一种存储系统控制器的结构图；

图6为本发明实施例另一种存储系统控制器的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种静态损耗均衡的方法，用于在包括不同类型固态硬盘的SSD(Solid State Disk，固态硬盘)存储系统中，实现静态损耗均衡。

如图1所示，为本发明实施例一种静态损耗均衡的方法的流程图，包括：

步骤S101，获取数据单元的写操作频率和数据单元当前所在的硬盘类型。具体可以为：

在固态硬盘存储系统写数据时，以数据块或文件为单位，将待写入数据写入固态硬盘，并记录被写入的数据单元的写操作频率和该数据单元当前所在的硬盘类型。当固态硬盘存储系统启动时，存储系统控制器读取记录的每个数据单元的写操作频率和每个数据单元当前所在的硬盘类型。

该硬盘类型可以包括：SLC固态硬盘和MLC固态硬盘。

步骤S102，当固态硬盘存储系统满足静态均衡启动条件时，将数据单元的写操作频率和预设的写操作频率阈值进行对比。该固态硬盘存储系统至少包括两种硬盘类型。

其中，固态硬盘存储系统满足静态均衡启动条件具体可以为：该固态硬盘存储系统空闲，或者，该固态硬盘存储系统发出强制执行命令。

当固态硬盘存储系统发出强制执行命令时，即使该固态硬盘存储系统处于非空闲状态，存储系统控制器也可以将每个数据单元的写操作频率和预设的写操作频率阈值进行对比。上述强制执行命令可以是固态硬盘存储系统自定义的一些命令，保存在该固态硬盘存储系统中，通过特定的软件，该固态硬盘存储系统可以发出这些强制执行命令。

步骤S103，根据对比结果和数据单元当前所在的硬盘类型，确定数据单元存储的硬盘类型。

假设数据单元当前所在的硬盘类型为MLC固态硬盘，当MLC固态硬盘的数据单元的写操作频率大于预设的写操作频率阈值时，确定将写操作频率大于预设的写操作频率阈值的数据单元存储到SLC固态硬盘。

假设数据单元当前所在的硬盘类型为SLC固态硬盘，当SLC固态硬盘的数据单元的写操作频率小于预设的写操作频率阈值时，确定将写操作频率小于预设的写操作频率阈值的数据单元存储到MLC固态硬盘。

如果MLC固态硬盘的一个数据单元的写操作频率大于预设的写操作频率阈值，则说明该数据单元的写操作频率较高，而MLC固态硬盘的可擦写次数小于SLC固态硬盘的可擦写次数，因此为了提高MLC固态硬盘的使用寿命，减小MLC固态硬盘的损耗，要将该数据单元存储到SLC固态硬盘上。

如果SLC固态硬盘的一个数据单元的写操作频率小于预设的写操作频率阈值，则说明该数据单元的写操作频率较低，而SLC固态硬盘的可擦写次数远大于MLC固态硬盘的可擦写次数，因此SLC固态硬盘可以承受较高的写操作频率，为了提高使用效率，可以将SLC固态硬盘上小于预设的写操作频率阈值的数据单元存储到MLC固态硬盘。

上述静态损耗均衡的方法，存储系统控制器获取数据单元的写操作频率和数据单元当前所在的硬盘类型，当固态硬盘存储系统满足静态均衡启动条件时，将数据单元的写操作频率和预设的写操作频率阈值进行对比，并根据对比结果和数据单元当前所在的硬盘类型，确定数据单元存储的硬盘类型。从而在包括不同硬盘类型固态硬盘的固态硬盘存储系统中，实现了静态损耗均衡。

如图2所示，为本发明实施例固态硬盘存储系统的结构图，该固态硬盘存储系统包括：存储系统控制器21、主机接口控制器22、主机23、硬盘接口控制器24和固态硬盘25，其中，

固态硬盘25，用于存储数据单元；

硬盘接口控制器24，用于接入固态硬盘25；

存储系统控制器21，用于获取数据单元的写操作频率和数据单元所在的硬盘类型，当固态硬盘存储系统满足静态均衡启动条件时，将数据单元的写操作频率和预设的写操作频率阈值进行对比，并根据对比结果和数据单元当前所在的硬盘类型，确定数据单元存储的硬盘类型，并通过硬盘接口控制器24将数据单元存储至对应的固态硬盘25。

本发明实施例中，存储系统控制器21使用主机接口控制器22接收主机23发送的命令，例如读写命令，在固态硬盘存储系统写数据时，存储系统控制器21以数据块或文件为单位，将待写入数据写入固态硬盘25，并记录被写入的数据单元的写操作频率和该数据单元当前所在的硬盘类型。当固态硬盘存储系统启动时，存储系统控制器21读取记录的每个数据单元的写操作频率和每个数据单元当前所在的硬盘类型，以获取每个数据单元的写操作频率和每个数据单元所在的硬盘类型。

其中，固态硬盘25包括MLC固态硬盘和SLC固态硬盘。

上述固态硬盘存储系统，存储系统控制器21获取数据单元的写操作频率和数据单元当前所在的硬盘类型，当固态硬盘存储系统空闲时，将数据单元的写操作频率和预设的写操作频率阈值进行对比，并根据对比结果和数据单元当前所在的硬盘类型，确定数据单元存储的硬盘类型。从而在包括不同硬盘类型固态硬盘的固态硬盘存储系统中，实现了静态损耗均衡。

如图3所示，为本发明实施例另一种静态损耗均衡的方法的流程图，具体包括：

步骤S301，固态硬盘存储系统写数据时，存储系统控制器21记录被写入的数据单元的写操作频率和所在的硬盘类型。具体可以为：

固态硬盘存储系统写数据时，存储系统控制器21以一个数据块或一个文件为一个数据单元，将数据写入固态硬盘25。并记录被写入的数据单元的写操作频率和所在的硬盘类型，该硬盘类型可以为SLC固态硬盘或MLC固态硬盘。

步骤S302，当固态硬盘存储系统启动时，存储系统控制器21读取该存储系统控制器21记录的数据单元(数据块或文件)的写操作频率和当前所在的硬盘类型。

步骤S303，当固态硬盘存储系统满足静态均衡启动条件时，存储系统控制器21根据读取的数据单元的写操作频率和数据单元所在的硬盘类型，在SLC固态硬盘和MLC固态硬盘之间进行静态损耗均衡，其中，固态硬盘存储系统满足静态均衡启动条件具体可以为：该固态硬盘存储系统空闲、或者该固态硬盘存储系统发出强制执行命令。具体流程图可以如图4所示，包括：

步骤S401，存储系统控制器21判断下一个数据单元所在的硬盘类型。如果下一个数据单元所在的硬盘类型为MLC固态硬盘，则执行步骤S402和步骤S403；如果下一个数据单元所在的硬盘类型为SLC固态硬盘，则执行步骤S404和步骤S405。

步骤S402，判断MLC固态硬盘的上述数据单元的写操作频率是否大于预设的写操作频率阈值。如果大于，则执行步骤S403；如果MLC固态硬盘的上述数据单元的写操作频率不大于预设的写操作频率阈值，则存储系统控制器21执行步骤S406。

步骤S403，存储系统控制器21将该数据单元从MLC固态硬盘存储到SLC固态硬盘，执行步骤S406。

步骤S404，判断SLC固态硬盘的上述数据单元的写操作频率是否小于预设的写操作频率阈值。如果小于，则执行步骤S405；如果SLC固态硬盘的上述数据单元的写操作频率不小于预设的写操作频率阈值，则存储系统控制器21执行步骤S406。

步骤S405，存储系统控制器21将该数据单元从SLC固态硬盘存储到MLC固态硬盘。

步骤S406，存储系统控制器21判断是否遍历完所有数据单元的写操作频率和硬盘类型。如果存储系统控制器21遍历完所有数据单元的写操作频率和硬盘类型，则退出本次流程；如果存储系统控制器21尚未遍历完所有数据单元的写操作频率和硬盘类型，则返回执行步骤S401，存储系统控制器21判断下一个数据单元当前所在的硬盘类型。

上述静态损耗均衡的方法，在SLC固态硬盘和MLC固态硬盘之间进行损耗均衡的SSD存储系统中，实现了经常读写的数据被存储控制器21存放在使用寿命长、读写速度快的SLC固态硬盘上；不经常读写的数据被存储控制器21存放在成本低、存储单元容量大的MLC固态硬盘上。

如图5所示，为本发明实施例一种存储系统控制器的结构图，包括：

获取模块211，用于获取数据单元的写操作频率和数据单元当前所在的硬盘类型；

对比模块212，用于当固态硬盘存储系统满足静态均衡启动条件时，将数据单元的写操作频率和预设的写操作频率阈值进行对比，该固态硬盘存储系统至少包括两种硬盘类型；

确定模块213，用于根据对比模块212的对比结果和获取模块211获取的数据单元当前所在的硬盘类型，确定数据单元存储的硬盘类型。

在本发明另一实施例中，当硬盘类型包括SLC固态硬盘和MLC固态硬盘时，如图6所示，确定模块213可以包括：

第一确定子模块2131，用于当数据单元当前所在的硬盘类型为MLC固态硬盘，且MLC固态硬盘的数据单元的写操作频率大于预设的写操作频率阈值时，确定将写操作频率大于预设的写操作频率阈值的数据单元存储到SLC固态硬盘。

第二确定子模块2132，用于当数据单元当前所在的硬盘类型为SLC固态硬盘，且SLC固态硬盘的数据单元的写操作频率小于预设的写操作频率阈值时，确定将写操作频率小于预设的写操作频率阈值的数据单元存储到MLC固态硬盘。

其中，获取模块211可以包括：

写入子模块2111，用于以数据块或文件为单位，将待写入数据写入固态硬盘；

记录子模块2112，用于在写入子模块2111将待写入数据写入固态硬盘之后，记录被写入的数据单元的写操作频率和该数据单元所在的硬盘类型；

读取子模块2113，用于读取记录子模块2112记录的数据单元的写操作频率和数据单元当前所在的硬盘类型。

上述存储系统控制器，获取模块211获取数据单元的写操作频率和数据单元当前所在的硬盘类型，当固态硬盘存储系统满足静态均衡启动条件时，对比模块212将数据单元的写操作频率和预设的写操作频率阈值进行对比，确定模块213根据对比结果和数据单元当前所在的硬盘类型，确定存储数据单元的硬盘类型。从而在包括不同类型固态硬盘的固态硬盘存储系统中，实现了静态损耗均衡。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以通过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)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，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述进行分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (13)

1、一种静态损耗均衡的方法，其特征在于，包括：

获取数据单元的写操作频率和所述数据单元当前所在的硬盘类型；

当固态硬盘存储系统满足静态均衡启动条件时，将所述数据单元的写操作频率和预设的写操作频率阈值进行对比，所述固态硬盘存储系统至少包括两种硬盘类型；

根据对比结果和所述数据单元当前所在的硬盘类型，确定所述数据单元存储的硬盘类型。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硬盘类型包括：单层式存储单元SLC固态硬盘和多层式存储单元MLC固态硬盘。

3、如权利要求2所述的方法，其特征在于，数据单元当前所在的硬盘类型为MLC固态硬盘，

所述根据所述对比结果和所述数据单元当前所在的硬盘类型，确定存储所述数据单元的硬盘类型具体包括：

当所述MLC固态硬盘的数据单元的写操作频率大于预设的写操作频率阈值时，确定将所述写操作频率大于预设的写操作频率阈值的数据单元存储到SLC固态硬盘。

4、如权利要求2所述的方法，其特征在于，数据单元当前所在的硬盘类型为SLC固态硬盘，

所述根据所述对比结果和所述数据单元当前所在的硬盘类型，确定存储所述数据单元的硬盘类型具体包括：

当所述SLC固态硬盘的数据单元的写操作频率小于预设的写操作频率阈值时，确定将所述写操作频率小于所述预设的写操作频率阈值的数据单元存储到MLC固态硬盘。

5、如权利要求1至4任意一项所述的方法，其特征在于，所述获取数据单元的写操作频率和所述数据单元当前所在的硬盘类型具体包括：

以数据块或文件为单位，将待写入数据写入固态硬盘，并记录被写入的数据单元的写操作频率和所述数据单元当前所在的硬盘类型；

读取记录的数据单元的写操作频率和所述数据单元当前所在的硬盘类型。

6、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固态硬盘存储系统满足静态均衡启动条件包括：所述固态硬盘存储系统空闲，或者，所述固态硬盘存储系统发出强制执行命令。

7、一种存储系统控制器，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取数据单元的写操作频率和所述数据单元当前所在的硬盘类型；

对比模块，用于当固态硬盘存储系统满足静态均衡启动条件时，将所述数据单元的写操作频率和预设的写操作频率阈值进行对比，所述固态硬盘存储系统至少包括两种硬盘类型；

确定模块，用于根据所述对比模块的对比结果和所述获取模块获取的数据单元当前所在的硬盘类型，确定所述数据单元存储的硬盘类型。

8、如权利要求7所述存储系统控制器，其特征在于，所述硬盘类型包括SLC固态硬盘和MLC固态硬盘。

9、如权利要求8所述存储系统控制器，其特征在于，所述确定模块包括：

第一确定子模块，用于当数据单元当前所在的硬盘类型为MLC固态硬盘，且所述MLC固态硬盘的数据单元的写操作频率大于预设的写操作频率阈值时，确定将所述写操作频率大于预设的写操作频率阈值的数据单元存储到SLC固态硬盘。

10、如权利要求8所述存储系统控制器，其特征在于，所述确定模块包括：

第二确定子模块，用于当数据单元当前所在的硬盘类型为SLC固态硬盘，且所述SLC固态硬盘的数据单元的写操作频率小于预设的写操作频率阈值时，确定将所述写操作频率小于所述预设的写操作频率阈值的数据单元存储到MLC固态硬盘。

11、如权利要求7-10任意一项所述存储系统控制器，其特征在于，所述获取模块包括：

写入子模块，用于以数据块或文件为单位，将待写入数据写入固态硬盘；

记录子模块，用于在所述写入子模块将所述待写入数据写入固态硬盘之后，记录被写入的数据单元的写操作频率和所述数据单元所在的硬盘类型；

读取子模块，用于读取所述记录子模块记录的数据单元的写操作频率和所述数据单元当前所在的硬盘类型。

12、一种固态硬盘存储系统，其特征在于，包括：

固态硬盘，用于存储数据单元；

硬盘接口控制器，用于接入所述固态硬盘；

存储系统控制器，用于获取数据单元的写操作频率和所述数据单元所在的硬盘类型，当固态硬盘存储系统空闲时，将所述数据单元的写操作频率和预设的写操作频率阈值进行对比，并根据对比结果和所述数据单元当前所在的硬盘类型，确定所述数据单元存储的硬盘类型，并通过所述硬盘接口控制器将所述数据单元存储至对应的所述固态硬盘。

13、如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述存储系统控制器包括：

获取模块，用于获取数据单元的写操作频率和所述数据单元当前所在的硬盘类型；

对比模块，用于当固态硬盘存储系统满足静态均衡启动条件时，将所述数据单元的写操作频率和预设的写操作频率阈值进行对比，所述固态硬盘存储系统至少包括两种硬盘类型；

确定模块，用于根据所述对比模块的对比结果和所述获取模块获取的数据单元当前所在的硬盘类型，确定所述数据单元存储的硬盘类型。

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