CN101630266B - 固件加载方法、装置和固态硬盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固件加载方法、装置和固态硬盘，该固件加载方法包括：获得当前所需的管理算法的类型；根据当前所需的管理算法的类型从固态硬盘的保留区中加载与管理算法相对应的固件，固态硬盘的保留区中存储有至少两个固件。本发明固件加载方法实施例可以使用在固态硬盘中，可以提高固态硬盘在不同的运行环境下的性能。

Description

固件加载方法、装置和固态硬盘

技术领域

本发明涉及存储领域，具体涉及一种固件加载方法、装置和固态硬盘。

背景技术

固态硬盘（SSD，Solid State Disk）与目前的传统硬盘相比，具有低耗电、读写速度快、抗震性好、稳定性高等优点，因此固态硬盘的使用也越来越广泛。在现有的固态硬盘中通常采用与非闪存（nand flash）作为存储介质，由于nand flash只能以物理块（block）为单位擦除，以物理页（page）为单位顺序写，为了达到较高的性能，需要具有较好的闪存管理算法。

由于固态硬盘的应用领域越来越多，在不同的运行环境下对性能的需求也不同。例如某些运行环境下需要对读性能需求高，而在另外一些运行环境下对写性能需求高。现有技术中针对某一种特殊的运行环境，为固态硬盘提供一种特殊的固件（firmware），在该固件中具有一种与该运行环境相适应的闪存（flash）管理算法。

发明人在研究现有技术的过程中发现，现有技术中的固态硬盘如果在出厂后其运行环境改变，固态硬盘中保存的管理算法并不能适应新的运行环境，从而使得固态硬盘的性能下降。

发明内容

本发明提供一种在不同的运行环境下对固态硬盘提供不同的管理算法的固件加载方法以及固件加载装置。

本发明实施例提供的固件加载方法，包括：获得当前所需的管理算法的类型，为：分析每一次接收到的数据命令的类型，获得数据命令类型的统计结果，根据所述统计结果获得当前所需的管理算法的类型；根据当前所需的管理算法的类型从固态硬盘的保留区中加载与管理算法相对应的固件，固态硬盘的保留区中存储有至少两个固件；其中，所述根据所述统计结果获得当前所需的管理算法的类型具体为：当所接收到的小数据命令的次数与所接收的数据命令的总次数的比值大于或等于第一预设值时，判断当前所需的管理算法为全页算法；或者当所接收到的大数据命令的次数与所接收的数据命令的总次数的比值大于或等于第二预设值时，判断当前所需的管理算法为大块算法。

本发明实施例还提供一种固件加载装置，包括：获得单元，用于获得当前所需的管理算法的类型具体包括：统计模块，用于分析每一次接收到的数据命令的类型，获得数据命令类型的统计结果，算法判断模块，用于根据所述统计模块获得的统计结果判断当前所需的管理算法的类型；其中，所述根据所述统计结果获得当前所需的管理算法的类型具体为：当所接收到的小数据命令的次数与所接收的数据命令的总次数的比值大于或等于第一预设值时，判断当前所需的管理算法为全页算法；或者当所接收到的大数据命令的次数与所接收的数据命令的总次数的比值大于或等于第二预设值时，判断当前所需的管理算法为大块算法；第一整合单元，用于在所述获得单元获得当前所需的管理算法为大块算法时，将固态硬盘中存储的数据进行整合排布成以物理块为单位进行存储；或者第二整合单元，用于在所述获得单元获得当前所需的管理算法为全页算法时，将固态硬盘中存储的数据进行整合排布成以物理页为单位进行存储；；加载单元，用于根据获得单元获得的当前所需的管理算法的类型从固态硬盘的保留区中加载与管理算法相对应的固件，固态硬盘的保留区中存储有至少两个固件。

在本发明实施例中，在加载固件之前获得当前所需的管理算法，然后针对所需的管理算法加载与管理算法相对应的固件，使得固态硬盘可以在不同的运行环境下，使用与运行环境相对应的管理算法来管理闪存。与现有技术中固态硬盘在所有的运行环境中提供相同的管理算法相比，本发明实施例可以提高固态硬盘在不同的运行环境下的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的固件加载方法第一实施例的流程图；

图2是本发明实施例提供的获得当前所需的管理算法的类型的方法第一实施例的流程图；

图3是本发明实施例提供的获得当前所需的管理算法的类型的方法第二实施例的流程图；

图4是本发明实施例中统计接收到的数据命令的类型的方法流程图；

图5是本发明实施例提供的加载与管理算法相对应的固件的方法流程图；

图6是本发明实施例提供的固件加载方法第二实施例的流程图；

图7是本发明实施例提供的管理算法切换示意图；

图8是本发明实施例提供的固件加载装置的示意图；

图9是本发明实施例提供的获得单元第一实施例的示意图；

图10是本发明实施例提供的获得单元第二实施例的示意图。

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。

本发明实施例提供了一种固件加载方法和实现该方法的固件加载装置以及固态硬盘。为了更好的理解本发明实施例的技术方案，下面结合附图对本发明提供的实施例进行详细地描述。

参见图1，图1是本发明实施例提供的固件加载方法第一实施例的流程图。

步骤101、获得当前所需的管理算法的类型。

在本发明实施例中，固件加载装置可以获得固态硬盘当前所需的管理算法的类型，其中固态硬盘当前所需的管理算法可以包括：全页算法、大块算法等。

步骤102、根据当前所需的管理算法从固态硬盘保留区中加载与管理算法相对应的固件，固态硬盘的保留区中存储有至少两个固件。

在本发明实施例中，固件加载装置可以根据当前所需的管理算法从固态硬盘保留区中加载与管理算法相对应的固件，从而根据固件中的管理算法来管理闪存。在本发明实施例中，可以预先在固态硬盘的保留区中保存两个或两个以上的固件，每一个固件中包含的管理算法均不同，每一个固件可以对应一种不同的运行环境。

在本发明实施例中，在加载固件之前获得当前所需的管理算法的类型，然后针对所需的管理算法加载与该管理算法相对应的固件，从而使得固态硬盘可以在不同的运行环境下，使用不同的管理算法来管理闪存。与现有技术中固态硬盘在所有的运行环境中提供相同的管理算法相比，本发明实施例可以提高固态硬盘在不同的运行环境下的性能。

参见图2，图2是本发明实施例提供的获得当前所需的管理算法的类型的方法第一实施例的流程图。其中，上述获得当前所需的管理算法的类型的方法可以包括以下步骤：

步骤201、接收模式选择命令。

在本发明实施例中，固件加载装置可以接收模式选择命令，该模式选择命令可以由用户触发。

步骤202、解析模式选择命令，获得当前所需的管理算法的类型。

在本发明实施例中，固件加载装置可以解析接收到的模式选择命令，模式选择命令中的模式类型可以包括每秒输入输出次数（IOPS，I/O Per Second）高模式、随机访问模式和顺序访问模式等其它模式，固件加载装置根据该模式类型获得当前所需的管理算法的类型。例如，当模式选择命令为IOPS高模式时，当前所需的管理算法为全页算法，当模式选择命令为随机访问模式时，当前所需的管理算法为大块算法。

本发明实施例可以解析用户触发的模式选择命令，获得当前所需的管理算法。本发明实施例可以使用户自由设置固态硬盘的模式类型，满足固态硬盘在不同的运行环境下的性能需求。

参见图3，图3是本发明实施例提供的获得当前所需的管理算法的类型的方法第二实施例的流程图。获得当前所需的管理算法的类型的方法可以包括以下步骤：

步骤301、分析每一次接收到的数据命令的类型，获得数据命令类型的统计结果。

在本发明实施例中，固件加载装置可以在每次接收到主机下发的数据（DATA）命令时，对数据命令的类型进行分析，获得数据命令类型的统计结果。其中，数据命令的类型可以包括顺序命令、随机访问命令、读命令、写命令、小块数据命令和大块数据命令等类型。

步骤302、根据统计结果获得当前所需的管理算法的类型。

在本发明实施例中，固件加载装置根据统计结果获得当前所需的管理算法的类型。

其中，固件加载装置可以在所接收到的小数据命令的次数与所接收的数据命令的总次数的比值大于或等于第一预设值时，判断当前所需的管理算法为全页算法。例如第一预设值可以为60%，此时判断当前所需的管理算法的为全页算法。固件加载装置还可以在所接收到的大数据命令的次数与所接收的数据命令的总次数的比值大于或等于第二预设值时，判断当前所需的管理算法为大块算法。例如第二预设值可以为80%，此时判断当前所需的管理算法的为大块算法。需要指出的是，第一预设值和第二预设值可以根据实际情况进行调整。

本发明实施例可以根据历史统计结果自动选择合适的管理算法，从而在多种不同的运行环境下提供合适的管理算法，提高固态硬盘的性能。

在本发明实施例中，固件加载装置可以在判断当前所需的管理算法为大块算法时，将固态硬盘中存储的数据进行整合排布成以物理块为单位进行存储，以便于更好地使用大块算法对固态硬盘中的数据进行管理，提高大块算法的执行效率。固件加载装置还可以在当前所需的管理算法为全页算法时，将固态硬盘中存储的数据进行整合排布成以物理页为单位进行存储，以便于更好地使用全页算法对固态硬盘中的数据进行管理，提高全页算法的执行效率。

参见图4，图4是本发明实施例中统计接收到的数据命令的类型的方法流程图。

步骤401、判断所接收的数据命令是否为顺序命令，如果是，则执行步骤402，否则执行步骤403。

在本发明实施例中，可以通过判断接收到的数据命令的起始逻辑块地址（LBA，Logic Block Address）是否与历史命令结束逻辑块地址相同来判断该数据命令是否为顺序命令。如果判断接收到的数据命令的起始逻辑块地址与历史命令结束逻辑块地址相同，则判断该数据命令为顺序命令，并执行步骤402，否则判断该数据命令为随机命令，执行步骤403。本发明实施例还可以统计接收到的数据命令的总次数S1。

步骤402、数据命令为顺序命令，顺序命令统计数S2加1，执行步骤403。

在判断接收到的数据命令为顺序命令后，执行顺序命令统计数S2加1。在本发明实施例中，可以将总的数据命令的统计数S1减去顺序命令的统计数S2得到随机命令的统计数S3。

步骤403、判断是否为读命令。

在本发明实施例中，可以判断接收到的数据命令是否为读命令，若是，则执行步骤404，否则执行步骤405。

步骤404、该数据命令为读命令，则读命令统计数S4加1，执行步骤406。

在本发明实施中，在判断接收到的数据命令的类型为读命令后，执行读命令统计数S4加1，然后执行步骤406。

步骤405、该数据命令为写命令，则写命令统计数S5加1，执行步骤406。

在本发明实施中，在判断接收到的数据命令的类型为写命令后，执行写命令统计数S5加1，然后执行步骤406。

步骤406、判断扇区数寄存器是否小于4K，若是，则执行步骤407，否则执行步骤408。

在本发明实施例中，可以判断接收到的数据命令的扇区数寄存器是否小于4K，若是则执行步骤407，否则执行步骤408。

步骤407、该数据命令为小数据命令，将小数据命令统计数S6加1，执行步骤410。

在本发明实施中，在判断接收到的数据命令的扇区数寄存器小于4K后，则判断接收到的数据命令为小数据命令，执行小数据命令统计数S6加1。

步骤408、判断扇区数寄存器是否大于128K，若是则执行步骤409，否则执行步骤410。

在本发明实施例中，可以判断接收到的数据命令的扇区数寄存器是否大于128K，若是则说明该数据命令为大数据命令，执行步骤409，否则执行步骤410。

步骤409、该数据命令为大数据命令，大数据命令统计数S7加1，执行步骤410。

在本发明实施中，在判断接收到的数据命令的扇区数寄存器大于128K后，则判断接收到的数据命令为大数据命令，执行大数据命令统计数S7加1，然后执行步骤410。

步骤410、更新历史命令结束逻辑块地址。

在本发明实施例中，在判断接收到的数据命令的类型结束后，更新历史命令结束逻辑块地址。如果再次接收到新的数据命令，则开始执行步骤401，循环执行上述判断流程。

需要指出的是，上述判断流程中判断数据命令的类型可以是时序无关的，即可以首先判断数据命令是否为读/写命令，然后判断是否为大/小数据命令，最后判断是否为顺序/随机命令。

本发明实施例在执行上述步骤202或步骤302之后，还可以根据当前所需的管理算法来设置标识位的值，并且标识位的值与包含管理算法的固件一一对应。其中，标识位的值可以为0、1、2等数值。

参见图5，图5是本发明实施例提供的加载与管理算法相对应的固件的方法流程图。在本发明实施例中，上述根据当前所需的管理算法从固态硬盘保留区中加载与管理算法相对应的固件的步骤（步骤102）可以包括：

步骤501、获取标识位的当前值。

在本发明实施例中，固态硬盘在上电时，固件加载装置获取标识位的当前值，其中标识位的当前值可以为0、1、2等其它数值。

步骤502、从固态硬盘的保留区中加载与标识位的当前相对应的固件。

在本发明实施例中，固件加载装置可以从固态硬盘的保留区中加载与标识位的当前值相对应的固件。其中，标识位的每一个当前值可以分别对应一个不同的固件，每一个固件中可以包含一种不同的管理算法。

本发明实施例在加载固件时，只需要获取标识位的当前值，加载与当前值相对应的固件，不需要判断固件中包含的管理算法，可以加快固件加载过程，提高执行效率。

参见图6，图6是本发明实施例提供的固件加载方法第二实施例的流程图。

步骤601、接收主机发送的触发命令。

在本发明实施例中，主机（Host）可以在固态硬盘运行时，下发优化盘片性能命令来触发执行判断历史统计结果的步骤。需要指出的是，触发判断历史统计结果的命令不限于优化盘片性能命令，还可以是其它类型的命令。

步骤602、判断数据命令的历史统计结果。

在本发明实施例中，固态硬盘可以通过判断数据命令的历史统计结果，来获得当前所需的管理算法。本发明实施例可以在小数据命令统计数S6和总的数据命令的统计数S1比值大于60%（此值也可动态调整）则认为是要求IOPS高模式，此时判断当前所需的管理算法为全页算法，然后执行步骤604。

另外，例如大块数据命令的次数S7和总的数据命令次数S1的比值大于80%（此值可以动态调整）则可以认为是带宽需求高模式，此时判断当前所需的管理算法为大块算法，然后执行步骤603。

步骤603、当根据数据命令的历史统计结果判断当前所需的管理算法的类型为大块算法时，执行大块算法切换，并执行步骤605。

在本发明实施例中，由于大块算法是以物理块为单位对数据进行管理，因此在判断当前所需的管理算法为大块算法后，开始整合排布在原有Flash中存储的数据，把Flash中的物理页整合成一个一个的物理块，同时修改原映射表如图7所示。本发明实施例在算法切换过程中，不能响应固态硬盘的其它操作。

步骤604、当根据数据命令的历史统计结果判断当前所需的管理算法的类型为全页算法时，执行全页算法切换，并执行步骤606。

在本发明实施例中，由于全页算法是以物理页为单位对数据进行管理，因此在判断当前所需的管理算法为全页算法后，开始整合排布在原有Flash中存储的数据，把Flash中的物理块整合成物理页，同时修改原映射表如图7所示。本发明实施例在算法切换过程中，不能响应其他操作。

步骤605、设置标识位的值为1。

在本发明实施例中，可以将固态硬盘的保留区中的标识位（flag）置为1，标识位为1对应的固件中的管理算法为大块算法。在本发明实施例中，在设置标识位后可以将统计结果清零。

步骤606、设置标识位的值为0。

在本发明实施例中，可以将固态硬盘的保留区中的标识位（flag）置为0，标识位为0对应的固件中的管理算法为全页算法。在本发明实施例中，在设置标识位后可以将统计结果清零。

步骤607、读取标识位的当前值。

在本发明实施例中，固态硬盘可以在上电时读取标识位的当前值。

步骤608、根据标识位的当前值加载相应的固件。

在本发明实施例中，可以在保留区中保存多个固件，每个固件所对应的标识位的值均不同。本发明实施例可以根据获取的标识位的当前值加载与当前值相对应的固件，从而使得固态硬盘在不同的运行环境下使用不同的管理算法来管理闪存，提高固态硬盘的性能。例如在加载了大块算法所对应的固件，则在闪存管理过程中，以块（Block）为单位对固态硬盘中的数据进行管理。如果加载了全页算法所对应的固件，则在闪存管理过程中，以页（Page）为单位对固态硬盘中的数据进行管理。

参见图7，图7是本发明实施例提供的管理算法切换示意图。如图所示，在执行全页算法切换时，将Flash中的物理块整合成物理页。在执行大块算法切换时，将Flash中的物理页整合成物理块。

本发明实施例还提供一种固件加载装置，参见图8，图8是本发明实施例提供的固件加载装置的示意图。

在本发明实施例中，固件加载装置包括：

获得单元10，用于获得当前所需的管理算法；

加载单元20，用于根据获得单元10获得的当前所需的管理算法的类型从固态硬盘的保留区中加载与管理算法相对应的固件，固态硬盘的保留区中存储有至少两个固件。

本发明固件加载装置可以使用在前述固件加载方法第一实施例中。

在本发明实施例中，为了提高执行效率，固件加载装置还可以包括：

第一整合单元30，用于在获得单元10获得当前所需的管理算法为大块算法时，将固态硬盘中存储的数据进行整合排布成以物理块为单位进行存储；或者

第二整合单元40，用于在获得单元10获得当前所需的管理算法为全页算法时，将固态硬盘中存储的数据进行整合排布成以物理页为单位进行存储。

需要指出的是，上述第一整合单元30和第二整合单元40可以为同一执行单元，该执行单元可以将固态硬盘中存储的数据在以物理块为单位进行存储或以物理页为单位进行存储之间进行转换。

参见图9，图9是本发明实施例中获得单元第一实施流的示意图。在本发明实施例中，固件加载装置中的获得单元10可以包括：

统计模块111，用于分析每一次接收到的数据命令的类型，获得数据命令类型的统计结果；

算法判断模块112，用于根据统计模块111获得的统计结果判断当前所需的管理算法的类型。

本发明实施例中的获得单元第一实施例可以使用在前述获得当前所需的管理算法的类型的方法第一实施例中。

参见图10，图10是本发明实施例中获得单元第二实施例的示意图。

在本发明实施例中，固件加载装置中的获得单元10可以包括：

接收模块121，用于接收模式选择命令；

解析模块122，用于解析模式选择命令，获得当前所需的管理算法的类型。

本发明实施例中的获得单元第二实施例可以使用在前述获得当前所需的管理算法的类型的方法第二实施例中。

本发明实施例提供的一种固态硬盘，该固态硬盘装置中包括固件加载装置。其中，固件加载装置可以包括：获得单元，用于获得当前所需的管理算法的类型；

加载单元，用于根据获得单元获得的当前所需的管理算法的类型从固态硬盘的保留区中加载与管理算法相对应的固件。

本发明固态硬盘实施例中的获得单元和加载单元在上述固件加载装置实施例中已经详细描述过，在此不再重复描述。

需要说明的是，上述装置和系统内的各单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例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，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-OnlyMemory，ROM）或随机存储记忆体（Random Access Memory，RAM）等。

以上对本发明实施例提供的固件加载方法、固件加载装置以及固态硬盘进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种固件加载方法，其特征在于，包括：

获得当前所需的管理算法的类型，为：分析每一次接收到的数据命令的类型，获得数据命令类型的统计结果，根据所述统计结果获得当前所需的管理算法的类型；

根据当前所需的管理算法的类型从固态硬盘的保留区中加载与所述管理算法相对应的固件，所述固态硬盘的保留区中存储有至少两个固件；

其中，所述根据所述统计结果获得当前所需的管理算法的类型具体为：

当所接收到的小数据命令的次数与所接收的数据命令的总次数的比值大于或等于第一预设值时，判断当前所需的管理算法为全页算法；或者

当所接收到的大数据命令的次数与所接收的数据命令的总次数的比值大于或等于第二预设值时，判断当前所需的管理算法为大块算法。

2.根据权利要求1所述的固件加载方法，其特征在于，还包括：

在获得当前所需的管理算法的类型之后，设置标识位的值，所述标识位的值与包含所述管理算法的固件一一对应；

所述根据当前所需的管理算法的类型从固态硬盘的保留区中加载与所述管理算法相对应的固件，包括：

获取标识位的当前值；

从固态硬盘的保留区中加载与所述标识位的当前值相对应的固件。

3.根据权利要求1或2所述的固件加载方法，其特征在于，还包括：

在当前所需的管理算法为大块算法时，对存储介质中存储的数据进行整合排布成以物理块为单位存储；或者

在当前所需的管理算法为全页算法时，对存储介质中存储的数据进行整合排布成以物理页为单位存储。

4.一种固件加载装置，其特征在于，包括：

获得单元，用于获得当前所需的管理算法的类型，具体包括：统计模块，用于分析每一次接收到的数据命令的类型，获得数据命令类型的统计结果，算法判断模块，用于根据所述统计模块获得的统计结果判断当前所需的管理算法的类型；

其中，所述根据所述统计结果获得当前所需的管理算法的类型具体为：

当所接收到的小数据命令的次数与所接收的数据命令的总次数的比值大于或等于第一预设值时，判断当前所需的管理算法为全页算法；或者

当所接收到的大数据命令的次数与所接收的数据命令的总次数的比值大于或等于第二预设值时，判断当前所需的管理算法为大块算法；

第一整合单元，用于在所述获得单元获得当前所需的管理算法为大块算法时，将固态硬盘中存储的数据进行整合排布成以物理块为单位进行存储；或者

第二整合单元，用于在所述获得单元获得当前所需的管理算法为全页算法时，将固态硬盘中存储的数据进行整合排布成以物理页为单位进行存储；

加载单元，用于根据所述获得单元获得的当前所需的管理算法的类型从固态硬盘的保留区中加载与所述管理算法相对应的固件，所述固态硬盘的保留区中存储有至少两个固件。

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