CN101719103B - 基于存储设备的信息处理方法以及存储设备 - Google Patents

基于存储设备的信息处理方法以及存储设备 Download PDF

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本发明实施例提供一种基于存储设备的信息处理方法以及存储设备,方法包括:接收主机发送的写操作命令,所述写操作命令中携带有待写入数据以及与所述数据对应的逻辑地址;将待写入数据以及与所述数据对应的逻辑地址存储在缓存器中;在地址映射表重构完成后,根据重构获取的地址映射表,获取与所述逻辑地址对应的物理地址,并将所述数据转存到与所述物理地址对应的存储单元中。本发明实施例在地址映射表重构过程中,固态硬盘即可响应主机下发的写操作命令,而不需要主机在启动时,基本输入输出系统长时间等待固态硬盘的响应,从而减小对主机的响应时间,并提高对主机系统的适应性。

Description

基于存储设备的信息处理方法以及存储设备
技术领域
本发明实施例涉及通信领域,尤其涉及一种基于存储设备的信息处理方法以及存储设备。
背景技术
现有的固态硬盘(Solid State Disk,以下简称:SSD)包括SSD的控制器、缓存(Cache)以及存储单元(FLASH阵列)。在Cache中维护了一张逻辑块地址(Logical Block Addressing,以下简称:LBA)和FLASH阵列的物理地址之间对应关系的地址映射表。在主机对SSD进行数据读写操作时,SSD通过Cache中维护的地址映射表找到该数据的LBA对应的FLASH阵列的物理地址,然后将数据写入该物理地址对应的存储单元或将该存储单元中的数据读出。
在现有技术中,如果SSD上电时没有查找到地址映射表,SSD需要采用重构技术,构造出地址映射表。在重构期间,SSD将其接口置为不可用或忙状态。主机基本输入输出系统(Basic Input/Output System,以下简称:BIOS)发现SSD处于忙状态时会进行等待,在此期间,主机不会下发新命令。当重构结束后,SSD将其接口置为可用状态,主机获得该状态后便可以向SSD发送命令,并继续后续流程。
发明人在实现本发明的过程中,发现现有技术中由于SSD在重构映射表的过程中,无法响应主机的读写操作命令,从而导致主机启动缓慢或不能找到硬盘,降低操作效率。
发明内容
本发明实施例提供一种基于存储设备的信息处理方法以及存储设备,可以在存储设备重构映射表的过程中,正常响应主机的读写操作命令,提高操作效率。
本发明实施例提供一种基于存储设备的信息处理方法,包括:
接收主机发送的写操作命令,所述写操作命令中携带有待写入数据以及与所述数据对应的逻辑地址;
将待写入数据以及与所述数据对应的逻辑地址存储在缓存器中;
在地址映射表重构完成后,根据重构获取的地址映射表,获取与所述逻辑地址对应的物理地址,并将所述数据转存到与所述物理地址对应的存储单元中。
相应地,本发明实施例提供一种存储设备,包括:控制器、缓存器以及存储单元,
所述控制器,用于接收主机发送的写操作命令,所述写操作命令中携带有待写入数据以及与所述数据对应的逻辑地址,将待写入数据以及与所述数据对应的逻辑地址存储在所述缓存器中,在地址映射表重构完成后,根据重构获取的地址映射表,获取与所述逻辑地址对应的物理地址,并将所述数据转存到与所述物理地址对应的所述存储单元中;
缓存器,用于存储待写入数据以及与所述数据对应的逻辑地址;
存储单元,用于存储数据。
本发明上述实施例,在地址映射表重构过程中,SSD即可响应主机下发的写操作命令,而不需要主机在启动时,BIOS长时间等待SSD的响应,从而提高了主机的操作效率。
本发明实施例提供另一种基于存储设备的信息处理方法,包括:
在重构地址映射表的过程中,接收主机发送的读操作命令;
根据所述读操作命令中携带的逻辑地址,在存储单元中与所述逻辑地址对应的特定存储空间中查找获取主机所需读取的启动数据;
将所述启动数据反馈给所述主机。
相应地,本发明实施例还提供另一种存储设备,包括:控制器以及存储单元,
所述控制器,用于在重构地址映射表的过程中,接收主机发送的读操作命令;根据所述读操作命令中携带的逻辑地址,在所述存储单元中与所述逻辑地址对应的特定存储空间中查找获取主机所需读取的启动数据,并将所述启动数据反馈给所述主机;
所述存储单元,用于在特定存储空间中存储主机所需读取的启动数据。
本发明上述实施例,在地址映射表的重构过程中,SSD可以响应主机的读写操作命令,缩短了查找主机所需读取的启动数据的时间,而不会出现开机无法找到硬盘的现象。
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为本发明基于存储设备的信息处理方法一个实施例的流程图;
图2为本发明基于存储设备的信息处理方法再一个实施例的流程图;
图3为本发明基于存储设备的信息处理方法另一个实施例的流程图;
图4为本发明存储设备一个实施例的结构示意图;
图5为本发明存储设备另一个实施例的结构示意图;
图6为本发明存储设备再一个实施例的结构示意图;
图7为本发明存储设备又一个实施例的结构示意图。
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作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。
图1为本发明基于存储设备的信息处理方法一个实施例的流程图,如图1所示,本实施例的方法可以包括:
步骤101、接收主机发送的写操作命令,所述写操作命令中携带有待写入数据以及与所述数据对应的逻辑地址;
本实施例的存储设备可以由SSD的控制器、Cache及FLASH阵列组成。SSD的控制器内部包含CPU功能,主要用于对整个存储设备的控制,包括对命令的处理及Cache和FLASH阵列的操作。Cache用于临时保存业务数据及一些管理控制信息。FLASH阵列用于最终保存业务数据及管理控制信息。在SSD启动时,固件首先完成硬件及其它初始化工作,然后SSD可以通过检测特定标识判断地址映射表是否正确。如果SSD检测到地址映射表正确,则可以设置重建完成RebuildDone标志为TRUE,在后续命令处理时可以按照现有的读写流程进行;如果SSD检测到地址映射表不正确,则设置RebuildDone标志为FALSE,并开始对地址映射表进行重构,在重构地址映射表期间,SSD响应主机的写命令处理时,即可采用本实施例中的处理流程。
举例来说,SSD的控制器可以接收主机发送的写操作命令,该写操作命令中携带有待写入数据以及该数据对应的LBA。
步骤102、将待写入数据以及与所述数据对应的逻辑地址存储在缓存器中;
SSD的控制器将待写入数据以及与该数据对应的LBA存储在缓存器Cache中。在本实施例中,SSD的控制器既要将待写入数据存储在Cache中,也要将与该数据对应的LBA存储在Cache中。由于SSD的控制器在将数据写入Cache的时候,也将该数据对应的LBA存储在Cache中,以使在地址映射表重建完成后,主机可以根据Cache中缓存的待写入数据以及该数据对应的LBA将该数据写于与该LAB对应的FLASH中,因此,本实施例在地址映射表重构的过程中,采用将待写入数据以及与该数据对应的LBA写入Cache中的方式响应主机的写操作命令。
可选地,当SSD将待写入数据以及与所述数据对应的逻辑地址存储在缓存器中还可以给主机发送响应该写操作的响应信号。
步骤103、在地址映射表重构完成后,根据重构获取的地址映射表,获取与所述逻辑地址对应的物理地址,并将所述数据转存到与所述物理地址对应的存储单元中。
在地址映射表重构完成后,SSD的控制器即可获知LBA与存储单元FLASH阵列的物理地址之间的对应关系,即存储在Cache中的数据的LBA与FLASH阵列的物理地址之间对应的存储关系。因此,SSD的控制器可以根据地址映射表获取与在地址映射表重构过程中存储在Cache中的数据的LBA对应的FLASH阵列的物理地址。此时,SSD的控制器可以控制Cache将其存储的数据对应地映射到FLASH阵列中,从而实现整个写操作命令。
本实施例在地址映射表重构过程中,SSD通过将所述主机下发的待写入数据以及该数据对应的LBA存储在Cache中即可响应主机下发的写操作命令,从而使主机在启动时,在SSD重构地址映射表的过程中,BIOS不用长时间等待SSD的响应,从而减小了SSD对主机的响应时间,并提高了SSD对主机系统的适应性。
本发明基于存储设备的信息处理方法另一个实施例,还可以包括:将待写入数据以及与所述数据对应的逻辑地址写入非易失性存储器中。
由于Cache在掉电时,其存储的数据会丢失,因此,本实施例中,还可以增加一个非易失性存储器。在向Cache中写入数据以及与该数据对应的逻辑地址时,还可以向非易失性存储器中也写入数据以及与该数据对应的逻辑地址,从而防止掉电丢失。在本实施例中,该非易失性存储器可以是非易失性随机访问存储器(Non-Volatile Random Access Memory,以下简称:NVRAM),可以是铁电随机访问存储器(Ferroelectric Random AccessMemory,以下简称:FRAM),也可以是磁性随机访问存储器(Magnetic RandomAccess Memory,以下简称:MRAM)。
在本发明基于存储设备的信息处理方法再一个实施例中,若所述缓存器中数据空间填满,所述方法还包括:将所述数据以及与所述数据对应的逻辑地址存储在存储单元的特定区域中;步骤103中所述的将所述数据转存到与所述物理地址对应的存储单元中,可以包括:将存储在所述存储单元的特定区域中的数据转存到与所述物理地址对应的存储单元中。
图2为本发明基于存储设备的信息处理方法再一个实施例的流程图,如图2所示,本实施例的方法可以包括:
步骤201、接收主机发送的写操作命令,所述写操作命令中携带有待写入数据以及与所述数据对应的逻辑地址;
步骤202、将待写入数据以及与所述数据对应的逻辑地址存储在缓存器中,若所述缓存器中数据空间填满,将所述数据以及与所述数据对应的逻辑地址存储在存储单元的特定区域中;
该存储单元的特定区域,可以包括用于存放管理控制信息的保留区域。
步骤203、在地址映射表重构完成后,根据重构获取的地址映射表,获取与所述逻辑地址对应的物理地址,并将存储在所述存储单元的特定区域中的数据转存到与所述物理地址对应的存储单元中。
在本实施例中,如果Cache中数据空间已经填满,没有数据空间可以写入主机待写入数据以及与该数据对应的逻辑地址时,还可以将主机下发的待写入数据以及与该数据对应的逻辑地址写入FLASH阵列的特定区域中。当后续地址映射表重构完成后,SSD的控制器即可获知LBA与存储单元FLASH阵列的物理地址之间的对应关系,即存储在FLASH阵列的特定区域中的数据的LBA与FLASH阵列的物理地址之间对应的存储关系。因此,SSD的控制器可以根据地址映射表获取与在地址映射表重构过程中存储在FLASH阵列的特定区域中的数据的LBA对应的FLASH阵列的物理地址。此时,SSD的控制器可以控制FLASH阵列的特定区域将其存储的数据对应地映射到FLASH阵列中,从而实现整个写操作命令。
本发明上述实施例在地址映射表重构过程中,SSD即可响应主机下发的写操作命令,而不需要主机在启动时,BIOS长时间等待SSD的响应,从而提高了主机的操作效率。
图3为本发明基于存储设备的信息处理方法另一个实施例的流程图,如图3所示,本实施例的方法可以包括:
步骤301、在重构地址映射表的过程中,接收主机发送的读操作命令;
本实施例的存储设备可以由SSD的控制器、Cache及FLASH阵列组成。SSD的控制器内部包含CPU功能,主要用于对整个存储设备的控制,包括对命令的处理及Cache和FLASH阵列的操作。Cache用于临时保存业务数据及一些管理控制信息。FLASH阵列用于最终保存业务数据及管理控制信息。在SSD启动时,固件首先完成硬件及其它初始化工作,然后SSD可以通过检测特定标识判断地址映射表是否正确。如果SSD检测到地址映射表正确,则可以设置重建完成RebuildDone标志为TRUE,在后续命令处理时可以按照现有的读写流程进行;如果SSD检测到地址映射表不正确,则设置RebuildDone标志为FALSE,并开始对地址映射表进行重构,在重构地址映射表期间,SSD响应主机的读命令处理时,即可采用本实施例中的处理流程。
在现有技术中,主机在BIOS查找SSD后,需要读取FLASH阵列开始的几个逻辑扇区的数据,当没有地址映射表时,主机会在FLASH阵列的全部存储区域中查找所要读取的数据,由于在全部存储区域查找所要读取的数据需要一些时间,会造成主机等待超时,从而使BIOS认为硬盘不可用而不会将硬盘添加到设备列表中,从而导致开机无法找到硬盘的现象。
而在本实施例中,SSD的控制器可以在重构地址映射表的过程中,接收主机发送的读操作命令,该读操作命令中携带有所需读取的启动数据的逻辑地址。
步骤302、根据所述读操作命令中携带的逻辑地址,在存储单元中与所述逻辑地址对应的特定存储空间中获得主机所需读取的启动数据;
本实施例可以预先在FLASH阵列中的一段固定空间范围内,为开始的几个逻辑扇区分配多个特定存储空间,在该特定存储空间中写入主机所需读取的启动数据。
在本实施例中,由于启动数据被存储在特定存储空间中,因此,在处理读操作命令时,只需要在与该逻辑地址对应的特定存储空间中,即有限的范围内查找所需读取的启动数据即可,而不用再FLASH阵列的全部存储范围内查找。
在本发明基于存储设备的信息处理方法另一个实施例中,所述启动数据,可以包括:分区表信息和操作系统引导信息。该分区表信息中记录有关硬盘给哪一种操作系统使用,硬盘的容量大小以及开始磁柱面和结束磁柱面的分配、引导区(Boot Sector)、文件分配表(FAT)以及根目录和数据区等一系列数据。
本实施例还可以包括:将所述分区表信息和操作系统引导信息预先写入所述存储单元中与所述逻辑地址对应的特定存储空间中。
具体的,在特定存储空间中写入启动数据时,可以在多个特定存储空间中进行均衡,即在本次写操作时,可以写入一个特定存储空间,在下一次写操作时,可以写入另一个特定存储空间中,从而不会由于每次写操作都针对同一个存储空间而减小该FLASH阵列的使用寿命。
步骤303、将所述启动数据反馈给所述主机。
SSD的控制器在读取到启动数据后,即可将该启动数据反馈给主机。例如将分区表信息和操作系统引导信息反馈给主机。利用该过程的处理时间,地址映射表已经可以重构完成,此时,后续的读写操作均可以应用重构后的地址映射表进行处理。
本发明基于存储设备的信息处理方法再一个实施例,还可以包括:根据所述读操作命令中携带的逻辑地址,从非易失性存储器中读取预先存储的与所述逻辑地址对应的启动数据。
本实施例中,还可以将开机时主机需要读取的启动数据以及与该启动数据对应的逻辑地址预先存储在该非易失性存储器中。当开机时,主机即可从非易失性存储器中读取该读操作命令中携带的逻辑地址对应的启动数据。在本实施例中,该非易失性存储器可以是NVRAM,可以是FRAM,也可以是MRAM。
本实施例在重构地址映射表的过程中,响应主机的读操作命令可以通过读取非易失性存储器中存储的数据实现。由于本实施例中采用了非易失性存储器存储固定范围的逻辑地址的数据,因此,可以避免在FLASH阵列中的小范围物理空间内重复写入数据而引起的FLASH阵列的寿命问题。
本发明上述实施例的方法,缩短了查找主机所需读取的启动数据的时间,因此,在地址映射表的重构过程中,SSD可以响应主机的读操作命令,而不会出现开机无法找到硬盘的现象。
图4为本发明存储设备一个实施例的结构示意图,如图4所示,本实施例的存储设备可以包括:控制器11、缓存器12以及存储单元13,其中:
控制器11,用于接收主机发送的写操作命令,所述写操作命令中携带有待写入数据以及与所述数据对应的逻辑地址,将待写入数据以及与所述数据对应的逻辑地址存储在缓存器12中,在地址映射表重构完成后,根据重构获取的地址映射表,获取与所述逻辑地址对应的物理地址,并将所述数据转存到与所述物理地址对应的存储单元13中;
缓存器12,用于存储待写入数据以及与所述数据对应的逻辑地址;
存储单元13,用于存储数据。
图5为本发明存储设备另一个实施例的结构示意图,如图5所示,本实施例的存储设备在图4所示的存储设备的基础上,还包括:
非易失性存储器14,用于存储待写入数据以及与所述数据对应的逻辑地址。
在本发明存储设备再一个实施例中,控制器11还可以用于在缓存器12的数据空间填满时,将所述数据以及与所述数据对应的逻辑地址存储在存储单元13的特定区域中,并在地址映射表重构完成后,根据重构获得的地址映射表,获得与所述逻辑地址对应的物理地址,将存储在所述存储单元的特定区域中的数据转存到与所述物理地址对应的存储单元13中。
本发明上述实施例的存储设备与图1所示的本发明基于存储设备的信息处理方法实施例的实现原理相同,不再赘述。
本实施例的存储设备在地址映射表重构过程中,通过将所述主机下发的待写入数据以及该数据对应的LBA存储在缓存器中,响应主机下发的写操作命令,等地址映射表重构完成后,再根据所述待写入数据以及该数据对应的LBA将该待写入数据从缓冲器中转存到存储单元中。从而使主机在启动时,在重构地址映射表的过程中,BIOS不用长时间等待SSD的响应,减小了SSD对主机的响应时间,提高了存储设备对主机系统的适应性,提高了主机的操作效率。
图6为本发明存储设备再一个实施例的结构示意图,如图6所示,控制器11以及存储单元13,其中:
控制器11,用于在重构地址映射表的过程中,接收主机发送的读操作命令;根据所述读操作命令中携带的逻辑地址,在所述存储单元13中与所述逻辑地址对应的特定存储空间中查找获取主机所需读取的启动数据,并将所述启动数据反馈给所述主机;
存储单元13,用于在特定存储空间中存储主机所需读取的启动数据。
在本发明存储设备另一个实施例中,控制器11还用于将所述启动数据预先写入所述存储单元13中与所述逻辑地址对应的特定存储空间中。
图7为本发明存储设备又一个实施例的结构示意图,如图7所示,本实施例的存储设备在图6所示的存储设备的基础上,还包括:
非易失性存储器14,用于存储所述启动数据和与所述启动数据对应的逻辑地址;
控制器11还用于根据所述读操作命令中携带的逻辑地址,在所述非易失性存储器14中查找获取主机所需读取的启动数据,并将所述启动数据反馈给所述主机。
本发明上述实施例的存储设备与图3所示的本发明基于存储设备的信息处理方法实施例的实现原理相同,不再赘述。
本实施例的存储设备,缩短了查找主机所需读取的启动数据的时间,因此,在地址映射表的重构过程中,SSD可以响应主机的读操作命令,而不会出现开机无法找到硬盘的现象。
可以理解的是,上述实施例所述的存储设备可以应用于计算机系统中。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (13)

1.一种基于存储设备的信息处理方法,其特征在于,包括:
启动时,通过检测特定标识判断地址映射表是否正确;
若检测到地址映射表不正确,则开始对地址映射表进行重构,在重构地址映射表期间,接收主机发送的写操作命令,所述写操作命令中携带有待写入数据以及与所述数据对应的逻辑地址;
将待写入数据以及与所述数据对应的逻辑地址存储在缓存器中;
在地址映射表重构完成后,根据重构获取的地址映射表,获取与所述逻辑地址对应的物理地址,并将所述数据转存到与所述物理地址对应的存储单元中。
2.根据权利要求1所述的基于存储设备的信息处理方法,其特征在于,还包括:
将待写入数据以及与所述数据对应的逻辑地址写入非易失性存储器中。
3.根据权利要求1所述的基于存储设备的信息处理方法,其特征在于,所述方法还包括:
若所述缓存器中数据空间填满时,将所述待写入数据以及与所述数据对应的逻辑地址存储在存储单元的特定区域中,所述存储单元的特定区域包括用于存放管理控制信息的保留区域;
所述将所述数据转存到与所述物理地址对应的存储单元中,包括:
将存储在所述存储单元的特定区域中的数据转存到与所述物理地址对应的存储单元中。
4.一种基于存储设备的信息处理方法,其特征在于,包括:
启动时,通过检测特定标识判断地址映射表是否正确;
若检测到地址映射表不正确,则开始对地址映射表进行重构,在重构地址映射表的过程中,接收主机发送的读操作命令;
根据所述读操作命令中携带的逻辑地址,在存储单元中与所述逻辑地址对应的特定存储空间中获得主机所需读取的启动数据;
将所述启动数据反馈给所述主机。
5.根据权利要求4所述的基于存储设备的信息处理方法,其特征在于,所述启动数据包括:分区表信息和操作系统引导信息。
6.根据权利要求5所述的基于存储设备的信息处理方法,其特征在于,还包括:
将所述分区表信息和操作系统引导信息预先写入所述存储单元中与所述逻辑地址对应的特定存储空间中。
7.根据权利要求4所述的基于存储设备的信息处理方法,其特征在于,还包括:
根据所述读操作命令中携带的逻辑地址,从非易失性存储器中读取预先存储的与所述逻辑地址对应的启动数据。
8.一种存储设备,其特征在于,包括:控制器、缓存器以及存储单元,
所述控制器,用于启动时,通过检测特定标识判断地址映射表是否正确;若检测到地址映射表不正确,则开始对地址映射表进行重构,接收主机发送的写操作命令,所述写操作命令中携带有待写入数据以及与所述数据对应的逻辑地址,将待写入数据以及与所述数据对应的逻辑地址存储在所述缓存器中,在地址映射表重构完成后,根据重构获取的地址映射表,获取与所述逻辑地址对应的物理地址,并将所述数据转存到与所述物理地址对应的所述存储单元中;
缓存器,用于存储待写入数据以及与所述数据对应的逻辑地址;
存储单元,用于存储数据。
9.根据权利要求8所述的存储设备,其特征在于,还包括:
非易失性存储器,用于存储待写入数据以及与所述数据对应的逻辑地址。
10.根据权利要求8所述的存储设备,其特征在于,所述控制器还用于在缓存器的数据空间填满时,将所述待写入数据以及与所述数据对应的逻辑地址存储在所述存储单元的特定区域中,并在地址映射表重构完成后,根据重构获取的地址映射表,获取与所述逻辑地址对应的物理地址,将存储在所述存储单元的特定区域中的数据转存到与所述物理地址对应的存储单元中。
11.一种存储设备,其特征在于,包括:控制器以及存储单元,
所述控制器,用于启动时,通过检测特定标识判断地址映射表是否正确;若检测到地址映射表不正确,则开始对地址映射表进行重构,在重构地址映射表的过程中,接收主机发送的读操作命令;根据所述读操作命令中携带的逻辑地址,在所述存储单元中与所述逻辑地址对应的特定存储空间中查找获取主机所需读取的启动数据,并将所述启动数据反馈给所述主机;
所述存储单元,用于在特定存储空间中存储主机所需读取的启动数据。
12.根据权利要求11所述的存储设备,其特征在于,所述控制器还用于将所述启动数据预先写入所述存储单元中与所述逻辑地址对应的特定存储空间中。
13.根据权利要求11所述的存储设备,其特征在于,还包括:
非易失性存储器,用于预先存储所述启动数据和与所述启动数据对应的逻辑地址;
所述控制器还用于根据所述读操作命令中携带的逻辑地址,在所述非易失性存储器中查找获取主机所需读取的启动数据,并将所述启动数据反馈给所述主机。
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