CN106528000A - 一种数据存储装置及其读写性能优化方法、系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种数据存储装置读写性能优化方法，包括：在当前空白块总数小于第一预设阈值，并且第一平均擦除次数大于第二平均擦除次数的情况下，对当前所有空白物理块进行筛选处理，并将筛选到的空白物理块确定为当前静态垃圾回收块；以擦除次数为筛选依据，对当前已存满用户输入数据的所有已满用户物理块进行筛选处理，并将筛选到的已满用户物理块确定为当前待静态回收物理块；将当前待静态回收物理块中的有效数据写入当前静态垃圾回收块，然后对当前待静态回收物理块进行清空处理。本申请有利于降低数据存储装置的写入放大率，提升了数据存储装置的读写性能。另外，本申请还公开了一种数据存储装置及其读写性能优化系统。

Description

一种数据存储装置及其读写性能优化方法、系统

技术领域

本发明涉及存储技术领域，特别涉及一种数据存储装置及其读写性能优化方法、系统。

背景技术

当前，随着数据存储行业的发展，数据存储装置的容量越来越多，种类也越来越多，为许多应用领域提供了数据存储服务。

现在的固态盘等数据存储装置中，物理块所存储的数据既包括访问频率较高的数据，也包括访问频率较低的数据，这种现象在固态盘的大量物理块中均存在，这样大幅提升了固态盘的写入放大率，从而降低了固态盘的读写性能。

综上所述可以看出，如何降低数据存储装置的写入放大率是目前亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种数据存储装置及其读写性能优化方法、系统，有利于降低数据存储装置的写入放大率，从而提升了数据存储装置的读写性能。其具体方案如下：

一种数据存储装置读写性能优化方法，包括：

对当前数据存储装置中的空白物理块进行实时数量统计，得到当前空白块总数，并分别实时计算当前所有空白物理块的平均擦除次数以及当前所有物理块的平均擦除次数，相应地得到第一平均擦除次数和第二平均擦除次数；

若当前空白块总数小于第一预设阈值，并且第一平均擦除次数大于第二平均擦除次数，则对当前所有空白物理块进行筛选处理，并将筛选到的空白物理块确定为当前静态垃圾回收块；

以擦除次数为筛选依据，对当前已存满用户输入数据的所有已满用户物理块进行筛选处理，并将筛选到的已满用户物理块确定为当前待静态回收物理块；其中，当前待静态回收物理块的擦除次数小于或等于未被筛选到的任一已满用户物理块的擦除次数；

将当前待静态回收物理块中的有效数据写入当前静态垃圾回收块，然后对当前待静态回收物理块进行清空处理。

可选的，所述对当前所有空白物理块进行筛选处理的过程之前，还包括：

计算第一平均擦除次数和第二平均擦除次数之间的差值，得到相应的擦除次数差值；

判断所述擦除次数差值是否大于第二预设阈值；

若所述擦除次数差值大于所述第二预设阈值，则展开对当前所有空白物理块的筛选处理。

可选的，所述对当前所有空白物理块进行筛选处理，并将筛选到的空白物理块确定为当前静态垃圾回收块的过程，包括：

以擦除次数为筛选依据，对当前所有空白物理块进行筛选处理，并将筛选到的空白物理块确定为当前静态垃圾回收块；

其中，当前静态垃圾回收块的擦除次数大于或等于未被筛选到的任一空白物理块的擦除次数。

可选的，任一已满用户物理块的创建过程，包括：

从所有空白物理块中筛选出擦除次数最小的一个空白物理块，并将该空白物理块确定为当前用户写入块；

将用户输入数据实时写入当前用户写入块，若当前用户写入块已写满，则得到相应的已满用户物理块。

可选的，所述数据存储装置读写性能优化方法，还包括：

若当前空白块总数小于所述第一预设阈值，并且第一平均擦除次数小于第二平均擦除次数，则对当前所有空白物理块进行筛选处理，并将筛选到的空白物理块确定为当前动态垃圾回收块；

以有效数据的数量为筛选依据，对当前已存满用户输入数据的所有已满用户物理块以及已存满垃圾回收数据的所有已满回收物理块进行筛选处理，并将筛选到的已满物理块确定为当前待动态回收物理块；其中，当前待动态回收物理块中的有效数据的数量小于或等于未被筛选到的任一已满物理块中的有效数据的数量；

将当前待动态回收物理块中的有效数据写入当前动态垃圾回收块，然后对当前待动态回收物理块进行清空处理。

可选的，在展开静态垃圾回收处理之后，还包括：

判断当前空白块总数是否大于第三预设阈值，如果是，则终止本轮静态垃圾回收处理过程，如果否，则继续进行本轮静态垃圾回收处理；

其中，所述第三预设阈值大于所述第一预设阈值。

可选的，所述对当前所有空白物理块进行筛选处理，并将筛选到的空白物理块确定为当前动态垃圾回收块的过程，包括：

以擦除次数为筛选依据，对当前所有空白物理块进行筛选处理，并将筛选到的空白物理块确定为当前动态垃圾回收块；

其中，当前动态垃圾回收块的擦除次数小于未被筛选到的任一空白物理块的擦除次数。

本发明还公开了一种数据存储装置读写性能优化系统，包括：

信息实时获取模块，用于对当前数据存储装置中的空白物理块进行实时数量统计，得到当前空白块总数，并分别实时计算当前所有空白物理块的平均擦除次数以及当前所有物理块的平均擦除次数，相应地得到第一平均擦除次数和第二平均擦除次数；

第一空白物理块筛选模块，用于在当前空白块总数小于第一预设阈值，并且第一平均擦除次数大于第二平均擦除次数的情况下，对当前所有空白物理块进行筛选处理，并将筛选到的空白物理块确定为当前静态垃圾回收块；

第一已满物理块筛选模块，用于以擦除次数为筛选依据，对当前已存满用户输入数据的所有已满用户物理块进行筛选处理，并将筛选到的已满用户物理块确定为当前待静态回收物理块；其中，当前待静态回收物理块的擦除次数小于或等于未被筛选到的任一已满用户物理块的擦除次数；

第一数据回收模块，用于将当前待静态回收物理块中的有效数据写入当前静态垃圾回收块，然后对当前待静态回收物理块进行清空处理。

可选的，所述数据存储装置读写性能优化系统，还包括：

差值计算单元，用于在所述第一空白物理块筛选模块对当前所有空白物理块进行筛选处理之前，计算第一平均擦除次数和第二平均擦除次数之间的差值，得到相应的擦除次数差值；

差值判断单元，用于判断所述擦除次数差值是否大于第二预设阈值，若所述擦除次数差值大于所述第二预设阈值，则触发所述第一空白物理块筛选模块展开对当前所有空白物理块的筛选处理。

可选的，所述第一空白物理块筛选模块，具体用于以擦除次数为筛选依据，对当前所有空白物理块进行筛选处理，并将筛选到的空白物理块确定为当前静态垃圾回收块；

其中，当前静态垃圾回收块的擦除次数大于或等于未被筛选到的任一空白物理块的擦除次数。

可选的，用于创建任一已满用户物理块的创建组件，包括：

第二空白物理块筛选模块，用于从所有空白物理块中筛选出擦除次数最小的一个空白物理块，并将该空白物理块确定为当前用户写入块；

用户输入数据写入模块，用于将用户输入数据实时写入当前用户写入块，若当前用户写入块已写满，则得到相应的已满用户物理块。

可选的，所述数据存储装置读写性能优化系统，还包括：

第三空白物理块筛选模块，用于在当前空白块总数小于所述第一预设阈值，并且第一平均擦除次数小于第二平均擦除次数的情况下，对当前所有空白物理块进行筛选处理，并将筛选到的空白物理块确定为当前动态垃圾回收块；

第二已满物理块筛选模块，用于以有效数据的数量为筛选依据，对当前已存满用户输入数据的所有已满用户物理块以及已存满垃圾回收数据的所有已满回收物理块进行筛选处理，并将筛选到的已满物理块确定为当前待动态回收物理块；其中，当前待动态回收物理块中的有效数据的数量小于或等于未被筛选到的任一已满物理块中的有效数据的数量；

第二数据回收模块，用于将当前待动态回收物理块中的有效数据写入当前动态垃圾回收块，然后对当前待动态回收物理块进行清空处理。

可选的，所述数据存储装置读写性能优化系统，还包括：

空白块总数判断模块，用于在所述数据存储装置读写性能优化系统展开静态垃圾回收处理之后，判断当前空白块总数是否大于第三预设阈值，如果是，则终止本轮静态垃圾回收处理过程，如果否，则继续进行本轮静态垃圾回收处理；

其中，所述第三预设阈值大于所述第一预设阈值。

可选的，所述第三空白物理块筛选模块，具体用于以擦除次数为筛选依据，对当前所有空白物理块进行筛选处理，并将筛选到的空白物理块确定为当前动态垃圾回收块；

其中，当前动态垃圾回收块的擦除次数小于未被筛选到的任一空白物理块的擦除次数。

本发明进一步公开了一种数据存储装置，包括前述公开的数据存储装置读写性能优化系统。

可选的，所述数据存储装置为固态盘。

本发明中，数据存储装置读写性能优化方法包括：对当前数据存储装置中的空白物理块进行实时数量统计，得到当前空白块总数，并分别实时计算当前所有空白物理块的平均擦除次数以及当前所有物理块的平均擦除次数，相应地得到第一平均擦除次数和第二平均擦除次数；若当前空白块总数小于第一预设阈值，并且第一平均擦除次数大于第二平均擦除次数，则对当前所有空白物理块进行筛选处理，并将筛选到的空白物理块确定为当前静态垃圾回收块；以擦除次数为筛选依据，对当前已存满用户输入数据的所有已满用户物理块进行筛选处理，并将筛选到的已满用户物理块确定为当前待静态回收物理块；其中，当前待静态回收物理块的擦除次数小于或等于未被筛选到的任一已满用户物理块的擦除次数；将当前待静态回收物理块中的有效数据写入当前静态垃圾回收块，然后对当前待静态回收物理块进行清空处理。

可见，本发明是在当前空白块总数小于预先设定的阈值，并且当前所有空白物理块的平均擦除次数大于当前所有物理块的平均擦除次数的情况下，对当前所有已满用户物理块中擦除次数相对较少的物理块展开垃圾回收处理，也即，本发明在当前非空白物理块的平均擦除次数相对较小的情况下，对所有已经写满用户数据的物理块中擦除次数相对较小的物理块启动垃圾回收处理，这样可以将当前非空白物理块中访问频率非常低的数据转移至垃圾回收块中，从而使得剩余的非空白物理块中继续保留大量访问频率较高的数据，由此在一定程度上实现了对非空白物理块中的数据进行冷热分离的效果。也即，本发明在一定程度上实现了将非空白物理块中的访问频率较高的数据与访问频率较低的数据进行隔离保存的效果，从而有利于降低数据存储装置的写入放大率，提升了数据存储装置的读写性能。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种读写性能优化方法流程图；

图2为本发明实施例公开的一种具体的读写性能优化方法流程图；

图3为本发明实施例公开的一种读写性能优化方法的子流程图；

图4为本发明实施例公开的一种读写性能优化系统结构示意图。

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。

本发明实施例公开了一种数据存储装置读写性能优化方法，参见图1所示，该方法包括：

步骤S11：对当前数据存储装置中的空白物理块进行实时数量统计，得到当前空白块总数。

需要说明的是，本实施例中的数据存储装置包括但不限于固态盘或内存。

本实施例中，数据存储装置中包括多个物理块，每个物理块中包括多个有效页和无效页。

步骤S12：分别实时计算当前所有空白物理块的平均擦除次数以及当前所有物理块的平均擦除次数，相应地得到第一平均擦除次数和第二平均擦除次数。

本实施例中，上述第一平均擦除次数为当前所有空白物理块的平均擦除次数，上述第二平均擦除次数为当前所有物理块的平均擦除次数，也即，对当前所有空白物理块和所有非空白物理块的擦除次数求平均后得到的数值。

另外，可以理解的是，上述步骤S11和S12之间在处理顺序上不存在先后关系。

步骤S13：若当前空白块总数小于第一预设阈值，并且第一平均擦除次数大于第二平均擦除次数，则对当前所有空白物理块进行筛选处理，并将筛选到的空白物理块确定为当前静态垃圾回收块。

本实施例中，在当前空白块总数小于上述第一预设阈值的时候，意味着当前空白物理块的数量相对比较少，有必要启动垃圾回收处理。本实施例中，上述第一预设阈值可以由用户根据实际需要进行具体设定，当然也可以由系统后台默认设定，在此不对其具体数值进行限定。

本实施例是在当前空白块总数小于第一预设阈值，并且第一平均擦除次数大于第二平均擦除次数的情况下，启动相应的垃圾回收处理，也即启动所谓的静态垃圾回收处理。其中，在本次垃圾回收处理过程中，需要先从所有空白物理块中筛选出一个或多个空白物理块作为本次的垃圾回收块，也即得到上述所谓的当前静态垃圾回收块，用来对本次被回收物理块中的有效数据进行存储；另外，还需要通过下面步骤S14来确定出本次需要被回收的物理块，进而展开相应的垃圾回收处理。

可以理解的是，在当前所有空白物理块的平均擦除次数大于当前所有物理块的平均擦除次数的时候，意味着当前非空白物理块的平均擦除次数相对较小，此时，如果当前空白块总数小于上述第一预设阈值，则会启动静态垃圾回收处理。

步骤S14：以擦除次数为筛选依据，对当前已存满用户输入数据的所有已满用户物理块进行筛选处理，并将筛选到的已满用户物理块确定为当前待静态回收物理块；其中，当前待静态回收物理块的擦除次数小于或等于未被筛选到的任一已满用户物理块的擦除次数。

也即，从当前所有已满用户物理块中筛选出擦除次数最小的一组物理块作为本次需要被回收的物理块，从而得到上述所谓的当前待静态回收物理块。另外，上述擦除次数最小的一组物理块中既可以包括一个物理块，也可以包括一个以上的物理块。

需要说明的是，上述已满用户物理块是指当前已存满用户输入的数据的物理块。

另外，可以理解的是，上述步骤S13中确定当前静态垃圾回收块的过程与上述步骤S14中确定当前待静态回收物理块的过程之间在实施顺序上不存在先后关系。

本发明实施例在当前非空白物理块的平均擦除次数相对较小的情况下，对所有已经写满用户数据的物理块中擦除次数相对较小的物理块启动垃圾回收处理，这样可以将当前非空白物理块中访问频率非常低的数据转移至垃圾回收块中，从而使得剩余的非空白物理块中继续保留大量访问频率较高的数据，由此在一定程度上实现了对非空白物理块中的数据进行冷热分离的效果。

步骤S15：将当前待静态回收物理块中的有效数据写入当前静态垃圾回收块，然后对当前待静态回收物理块进行清空处理。

可以理解的是，在进行垃圾回收处理的过程中，本实施例会对相应物理块的擦除次数以及当前数据存储装置中的空白物理块的数量进行实时更新。

可见，本发明实施例是在当前空白块总数小于预先设定的阈值，并且当前所有空白物理块的平均擦除次数大于当前所有物理块的平均擦除次数的情况下，对当前所有已满用户物理块中擦除次数相对较少的物理块展开垃圾回收处理，也即，本发明实施例在当前非空白物理块的平均擦除次数相对较小的情况下，对所有已经写满用户数据的物理块中擦除次数相对较小的物理块启动垃圾回收处理，这样可以将当前非空白物理块中访问频率非常低的数据转移至垃圾回收块中，从而使得剩余的非空白物理块中继续保留大量访问频率较高的数据，由此在一定程度上实现了对非空白物理块中的数据进行冷热分离的效果。也即，本发明实施例在一定程度上实现了将非空白物理块中的访问频率较高的数据与访问频率较低的数据进行隔离保存的效果，从而有利于降低数据存储装置的写入放大率，提升了数据存储装置的读写性能。

本发明实施例公开了一种具体的数据存储装置读写性能优化方法。具体的，参见图2所示，本实施例中的数据存储装置读写性能优化方法，包括：

步骤S21：对当前数据存储装置中的空白物理块进行实时数量统计，得到当前空白块总数。

步骤S22：分别实时计算当前所有空白物理块的平均擦除次数以及当前所有物理块的平均擦除次数，相应地得到第一平均擦除次数和第二平均擦除次数。

步骤S23：若当前空白块总数小于第一预设阈值，并且第一平均擦除次数大于第二平均擦除次数，则计算第一平均擦除次数和第二平均擦除次数之间的差值，得到相应的擦除次数差值。

步骤S24：若上述擦除次数差值大于第二预设阈值，则以擦除次数为筛选依据，对当前所有空白物理块进行筛选处理，并将筛选到的空白物理块确定为当前静态垃圾回收块。其中，该当前静态垃圾回收块的擦除次数大于或等于未被筛选到的任一空白物理块的擦除次数。

也即，本实施例在当前空白块总数小于第一预设阈值，并且第一平均擦除次数大于第二平均擦除次数的情况下，会进一步计算第一平均擦除次数和第二平均擦除次数之间的差值，然后判断该差值是否大于上述第二预设阈值，只有在该差值大于上述第二预设阈值的情况下，方展开对当前所有空白物理块的筛选处理。也即，本实施例可以在确保上述第一平均擦除次数与上述第二平均擦除次数相差达到一定程度的情况下，才展开静态垃圾回收处理。

可以理解的是，上述第二预设阈值可以由用户根据实际需要进行设定，也可以由后台系统进行默认设定，在此不对其具体数值进行限定。

本实施例在确定上述当前静态垃圾回收块的过程中，是将当前所有空白物理块中擦除次数最大的一组物理块作为当前静态垃圾回收块，这样能够尽量保证数据存储装置中各个物理块之间的磨损均衡。

步骤S25：以擦除次数为筛选依据，对当前已存满用户输入数据的所有已满用户物理块进行筛选处理，并将筛选到的已满用户物理块确定为当前待静态回收物理块；其中，当前待静态回收物理块的擦除次数小于或等于未被筛选到的任一已满用户物理块的擦除次数。

步骤S26：将当前待静态回收物理块中的有效数据写入当前静态垃圾回收块，然后对当前待静态回收物理块进行清空处理。

为了进一步保证数据存储装置中各个物理块之间的磨损均衡，本实施例中，任一已满用户物理块的创建过程，可以具体包括：

从所有空白物理块中筛选出擦除次数最小的一个空白物理块，并将该空白物理块确定为当前用户写入块，将用户输入数据实时写入当前用户写入块，若当前用户写入块已写满，则得到相应的已满用户物理块。

也即，本实施例中的数据存储装置在对用户输入的数据进行保存时，优先将用户输入的数据写入当前擦除次数最小的空白物理块。

本发明实施例公开了另一种具体的数据存储装置读写性能优化方法，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。

参见图3所示，为了进一步提升数据存储装置中的冷热数据分离效果，除了上述实施例中公开的技术方案，本实施例的数据存储装置读写性能优化方法还可以进一步包括：

步骤S31：若当前空白块总数小于第一预设阈值，并且第一平均擦除次数小于第二平均擦除次数，则对当前所有空白物理块进行筛选处理，并将筛选到的空白物理块确定为当前动态垃圾回收块。

可以理解的是，在当前所有空白物理块的平均擦除次数小于当前所有物理块的平均擦除次数的时候，意味着当前非空白物理块的平均擦除次数相对较大，此时，如果当前空白块总数小于上述第一预设阈值，则会启动动态垃圾回收处理。

具体的，上述对当前所有空白物理块进行筛选处理，并将筛选到的空白物理块确定为当前动态垃圾回收块的过程，可以包括：以擦除次数为筛选依据，对当前所有空白物理块进行筛选处理，并将筛选到的空白物理块确定为当前动态垃圾回收块；其中，当前动态垃圾回收块的擦除次数小于未被筛选到的任一空白物理块的擦除次数。

步骤S32：以有效数据的数量为筛选依据，对当前已存满用户输入数据的所有已满用户物理块以及已存满垃圾回收数据的所有已满回收物理块进行筛选处理，并将筛选到的已满物理块确定为当前待动态回收物理块；其中，当前待动态回收物理块中的有效数据的数量小于或等于未被筛选到的任一已满物理块中的有效数据的数量。

也即，在当前空白块总数小于第一预设阈值，并且第一平均擦除次数小于第二平均擦除次数的情况下，从当前所有已满用户物理块中筛选出有效数据的数量最小的一组物理块作为本次需要被回收的物理块，从而得到上述所谓的当前待动态回收物理块。另外，上述有效数据的数量最小的一组物理块既可以包括一个物理块，也可以包括一个以上的物理块。

需要指出的是，由于物理块被访问的频率越高，则该物理块中的数据发生变更的概率则越大，从而使得该物理块中无效数据的数量越多，所以，如果一个已满用户物理块中的有效数据越少，则意味着该物理块中的数据被外界访问的频率越高。

步骤S33：将当前待动态回收物理块中的有效数据写入当前动态垃圾回收块，然后对当前待动态回收物理块进行清空处理。

本实施例中，在当前非空白物理块的平均擦除次数相对较大的情况下，对所有已经写满用户数据的物理块中有效数据的数量最小的物理块启动垃圾回收处理，这样可以将当前非空白物理块中访问频率非常高的数据转移至垃圾回收块中，从而使得剩余的非空白物理块中继续保留大量访问频率较低的数据，由此可以进一步提升数据存储装置中的冷热数据分离效果。

另外，本实施例中，在展开静态垃圾回收处理之后，还可以进一步包括：

判断当前空白块总数是否大于第三预设阈值，如果是，则终止本轮静态垃圾回收处理过程，如果否，则继续进行本轮静态垃圾回收处理。

可以理解的是，上述第三预设阈值大于第一预设阈值。上述第三预设阈值可以由用户根据实际需要进行具体设定，当然也可以由系统后台默认设定，在此不对其具体数值进行限定。

在前述实施例公开的技术方案的基础，本发明实施例进一步公开了一种与上述数据存储装置读写性能优化方法对应的软件设计方案，具体如下：

本实施例中，数据存储装置中包括三种写入块，分别为用户写入块，动态垃圾回收块，静态垃圾回收块。其中，上述三种写入块初值均为-1。

另外，上述数据存储装置中还设有三条队列，分别为Free block list，Closedblock list1，Closed block list2。其中，不包含任何数据的物理块保存在Free blocklist；用户写入块写满后，被保存到Closed block list1上；动态垃圾回收块和静态垃圾回收块写满后，被保存到Closed block list2上。

其次，本实施例的数据存储装置还设有Last static GC block，用于表示静态垃圾回收过程中下一次要回收的物理块，初值为-1。

本实施例中，在初始状态下，由于所有物理块均为空白物理块，所以，此时所有物理块都在Free block list上。

当用户数据写入时，如果用户写入块为-1，从Free block list上取出擦除次数最小的物理块作为用户写入块。当该写入块被写满后，则放入Closed block list1尾部，从Free block list上取出擦除次数最小的物理块作为用户写入块。

在Free block list中的物理块数目小于一定阈值A0，并且Free block list的平均擦除次数小于数据存储装置中所有物理块的平均擦除次数的情况下，启动动态垃圾回收过程。如果动态垃圾回收块为-1时，则从Free block list中选择一个擦除次数最大的物理块作为动态垃圾回收块。从Closed block list1和Closed block list2中取出包含最少有效数据的物理块，将该物理块中的有效数据写入到动态垃圾回收块中。当该物理块中的有效数据被搬移完全后，擦除该物理块，然后将该物理块放入Free block list尾部；同时更新Free block list平均擦除次数和系统平均擦除次数。如果该物理块等于Last staticGC block，则将Last static GC block更新为该物理块的下一个物理块。当动态垃圾回收块写满后，则将其放入Closed block list2尾部，从Free block list上取出擦除次数最大的物理块作为新的动态垃圾回收块。当Free block list中的物理块数目大于一定阈值A1时，则结束本轮动态垃圾回收过程。

在Free block list中的物理块数目小于一定阈值A0，并且Free block list的平均擦除次数大于数据存储装置中所有物理块的平均擦除次数的情况下，启动静态垃圾回收过程。如果当前静态垃圾回收块为-1，则从Free block list中选择一个擦除次数最大的物理块作为静态垃圾回收块。如果Last static GC block为-1，则选中Closed block list1的第一个物理块，然后将该物理块中的有效数据写入到静态垃圾回收块中。当该物理块中的有效数据被搬移完全后，将Last static GC block设为该物理块的下一个物理块，接着擦除该物理块，然后将该物理块放入Free block list尾部；同时更新Free block list平均擦除次数和系统平均擦除次数。当静态垃圾回收块写满后，则放入Closed block list2尾部，然后从Free block list选择一个擦除次数最大的物理块作为新的静态垃圾回收块。当Free block list中的物理块数目大于一定阈值A1时，则结束本轮静态垃圾回收过程。

需要说明的是，在上述动态或静态垃圾回收过程中，更新Last static GC block的方法具体如下：如果Last static GC block原先位于closed block list1上，则在需要对旧的Last static GC block进行更新的时候，将更新后的Last static GC block确定为旧的Last static GC block在closed block list1中的下一个物理块；如果Last staticGC block原先位于closed block list1的末尾，则在需要对旧的Last static GC block进行更新的时候，将更新后的Last static GC block确定为closed block list2的第一个物理块；如果Last static GC block原先位于closed block list2上，则在需要对旧的Laststatic GC block进行更新的时候，将更新后的Last static GC block确定为旧的Laststatic GC block在closed block list2中的下一个物理块；如果Last static GC block原先位于closed block list2的末尾，则在需要对旧的Last static GC block进行更新的时候，将更新后的Last static GC block确定为closed block list1的第一个物理块。

相应的，本发明实施例还公开了一种数据存储装置读写性能优化系统，参见图4所示，该系统包括：

信息实时获取模块11，用于对当前数据存储装置中的空白物理块进行实时数量统计，得到当前空白块总数，并分别实时计算当前所有空白物理块的平均擦除次数以及当前所有物理块的平均擦除次数，相应地得到第一平均擦除次数和第二平均擦除次数；

第一空白物理块筛选模块12，用于在当前空白块总数小于第一预设阈值，并且第一平均擦除次数大于第二平均擦除次数的情况下，对当前所有空白物理块进行筛选处理，并将筛选到的空白物理块确定为当前静态垃圾回收块；

第一已满物理块筛选模块13，用于以擦除次数为筛选依据，对当前已存满用户输入数据的所有已满用户物理块进行筛选处理，并将筛选到的已满用户物理块确定为当前待静态回收物理块；其中，当前待静态回收物理块的擦除次数小于或等于未被筛选到的任一已满用户物理块的擦除次数；

第一数据回收模块14，用于将当前待静态回收物理块中的有效数据写入当前静态垃圾回收块，然后对当前待静态回收物理块进行清空处理。

可见，本发明实施例是在当前空白块总数小于预先设定的阈值，并且当前所有空白物理块的平均擦除次数大于当前所有物理块的平均擦除次数的情况下，对当前所有已满用户物理块中擦除次数相对较少的物理块展开垃圾回收处理，也即，本发明实施例在当前非空白物理块的平均擦除次数相对较小的情况下，对所有已经写满用户数据的物理块中擦除次数相对较小的物理块启动垃圾回收处理，这样可以将当前非空白物理块中访问频率非常低的数据转移至垃圾回收块中，从而使得剩余的非空白物理块中继续保留大量访问频率较高的数据，由此在一定程度上实现了对非空白物理块中的数据进行冷热分离的效果。也即，本发明实施例在一定程度上实现了将非空白物理块中的访问频率较高的数据与访问频率较低的数据进行隔离保存的效果，从而有利于降低数据存储装置的写入放大率，提升了数据存储装置的读写性能。

具体的，本发明实施例中的数据存储装置读写性能优化系统，还可以包括差值计算单元和差值判断单元；其中，

差值计算单元，用于在第一空白物理块筛选模块对当前所有空白物理块进行筛选处理之前，计算第一平均擦除次数和第二平均擦除次数之间的差值，得到相应的擦除次数差值；

差值判断单元，用于判断擦除次数差值是否大于第二预设阈值，若擦除次数差值大于第二预设阈值，则触发第一空白物理块筛选模块展开对当前所有空白物理块的筛选处理。

另外，本实施例中，上述第一空白物理块筛选模块，具体用于以擦除次数为筛选依据，对当前所有空白物理块进行筛选处理，并将筛选到的空白物理块确定为当前静态垃圾回收块；其中，当前静态垃圾回收块的擦除次数大于或等于未被筛选到的任一空白物理块的擦除次数。

进一步的，本实施例中，用于创建任一已满用户物理块的创建组件，具体包括第二空白物理块筛选模块和用户输入数据写入模块；其中，

第二空白物理块筛选模块，用于从所有空白物理块中筛选出擦除次数最小的一个空白物理块，并将该空白物理块确定为当前用户写入块；

用户输入数据写入模块，用于将用户输入数据实时写入当前用户写入块，若当前用户写入块已写满，则得到相应的已满用户物理块。

进一步的，本实施例中的数据存储装置读写性能优化系统，还可以包括第三空白物理块筛选模块、第二已满物理块筛选模块和第二数据回收模块；其中，

第三空白物理块筛选模块，用于在当前空白块总数小于第一预设阈值，并且第一平均擦除次数小于第二平均擦除次数的情况下，对当前所有空白物理块进行筛选处理，并将筛选到的空白物理块确定为当前动态垃圾回收块；

第二已满物理块筛选模块，用于以有效数据的数量为筛选依据，对当前已存满用户输入数据的所有已满用户物理块以及已存满垃圾回收数据的所有已满回收物理块进行筛选处理，并将筛选到的已满物理块确定为当前待动态回收物理块；其中，当前待动态回收物理块中的有效数据的数量小于或等于未被筛选到的任一已满物理块中的有效数据的数量；

第二数据回收模块，用于将当前待动态回收物理块中的有效数据写入当前动态垃圾回收块，然后对当前待动态回收物理块进行清空处理。

其中，上述第三空白物理块筛选模块，具体可以用于以擦除次数为筛选依据，对当前所有空白物理块进行筛选处理，并将筛选到的空白物理块确定为当前动态垃圾回收块；

其中，当前动态垃圾回收块的擦除次数小于未被筛选到的任一空白物理块的擦除次数。

本实施例中，上述数据存储装置读写性能优化系统，还可以包括：

空白块总数判断模块，用于在数据存储装置读写性能优化系统展开静态垃圾回收处理之后，判断当前空白块总数是否大于第三预设阈值，如果是，则终止本轮静态垃圾回收处理过程，如果否，则继续进行本轮静态垃圾回收处理；其中，第三预设阈值大于第一预设阈值。

进一步的，本发明还公开了一种数据存储装置，包括前述实施例中公开的数据存储装置读写性能优化系统。其中，上述数据存储装置具体包括但不限于固态盘或内存。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种数据存储装置及其读写性能优化方法、系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (16)

1.一种数据存储装置读写性能优化方法，其特征在于，包括：

对当前数据存储装置中的空白物理块进行实时数量统计，得到当前空白块总数，并分别实时计算当前所有空白物理块的平均擦除次数以及当前所有物理块的平均擦除次数，相应地得到第一平均擦除次数和第二平均擦除次数；

若当前空白块总数小于第一预设阈值，并且第一平均擦除次数大于第二平均擦除次数，则对当前所有空白物理块进行筛选处理，并将筛选到的空白物理块确定为当前静态垃圾回收块；

以擦除次数为筛选依据，对当前已存满用户输入数据的所有已满用户物理块进行筛选处理，并将筛选到的已满用户物理块确定为当前待静态回收物理块；其中，当前待静态回收物理块的擦除次数小于或等于未被筛选到的任一已满用户物理块的擦除次数；

将当前待静态回收物理块中的有效数据写入当前静态垃圾回收块，然后对当前待静态回收物理块进行清空处理。

2.根据权利要求1所述的数据存储装置读写性能优化方法，其特征在于，所述对当前所有空白物理块进行筛选处理的过程之前，还包括：

计算第一平均擦除次数和第二平均擦除次数之间的差值，得到相应的擦除次数差值；

判断所述擦除次数差值是否大于第二预设阈值；

若所述擦除次数差值大于所述第二预设阈值，则展开对当前所有空白物理块的筛选处理。

3.根据权利要求1所述的数据存储装置读写性能优化方法，其特征在于，所述对当前所有空白物理块进行筛选处理，并将筛选到的空白物理块确定为当前静态垃圾回收块的过程，包括：

以擦除次数为筛选依据，对当前所有空白物理块进行筛选处理，并将筛选到的空白物理块确定为当前静态垃圾回收块；

其中，当前静态垃圾回收块的擦除次数大于或等于未被筛选到的任一空白物理块的擦除次数。

4.根据权利要求1所述的数据存储装置读写性能优化方法，其特征在于，任一已满用户物理块的创建过程，包括：

从所有空白物理块中筛选出擦除次数最小的一个空白物理块，并将该空白物理块确定为当前用户写入块；

将用户输入数据实时写入当前用户写入块，若当前用户写入块已写满，则得到相应的已满用户物理块。

5.根据权利要求1至4任一项所述的数据存储装置读写性能优化方法，其特征在于，还包括：

若当前空白块总数小于所述第一预设阈值，并且第一平均擦除次数小于第二平均擦除次数，则对当前所有空白物理块进行筛选处理，并将筛选到的空白物理块确定为当前动态垃圾回收块；

以有效数据的数量为筛选依据，对当前已存满用户输入数据的所有已满用户物理块以及已存满垃圾回收数据的所有已满回收物理块进行筛选处理，并将筛选到的已满物理块确定为当前待动态回收物理块；其中，当前待动态回收物理块中的有效数据的数量小于或等于未被筛选到的任一已满物理块中的有效数据的数量；

将当前待动态回收物理块中的有效数据写入当前动态垃圾回收块，然后对当前待动态回收物理块进行清空处理。

6.根据权利要求5所述的数据存储装置读写性能优化方法，其特征在于，在展开静态垃圾回收处理之后，还包括：

判断当前空白块总数是否大于第三预设阈值，如果是，则终止本轮静态垃圾回收处理过程，如果否，则继续进行本轮静态垃圾回收处理；

其中，所述第三预设阈值大于所述第一预设阈值。

7.根据权利要求5所述的数据存储装置读写性能优化方法，其特征在于，所述对当前所有空白物理块进行筛选处理，并将筛选到的空白物理块确定为当前动态垃圾回收块的过程，包括：

以擦除次数为筛选依据，对当前所有空白物理块进行筛选处理，并将筛选到的空白物理块确定为当前动态垃圾回收块；

其中，当前动态垃圾回收块的擦除次数小于未被筛选到的任一空白物理块的擦除次数。

8.一种数据存储装置读写性能优化系统，其特征在于，包括：

信息实时获取模块，用于对当前数据存储装置中的空白物理块进行实时数量统计，得到当前空白块总数，并分别实时计算当前所有空白物理块的平均擦除次数以及当前所有物理块的平均擦除次数，相应地得到第一平均擦除次数和第二平均擦除次数；

第一空白物理块筛选模块，用于在当前空白块总数小于第一预设阈值，并且第一平均擦除次数大于第二平均擦除次数的情况下，对当前所有空白物理块进行筛选处理，并将筛选到的空白物理块确定为当前静态垃圾回收块；

第一已满物理块筛选模块，用于以擦除次数为筛选依据，对当前已存满用户输入数据的所有已满用户物理块进行筛选处理，并将筛选到的已满用户物理块确定为当前待静态回收物理块；其中，当前待静态回收物理块的擦除次数小于或等于未被筛选到的任一已满用户物理块的擦除次数；

第一数据回收模块，用于将当前待静态回收物理块中的有效数据写入当前静态垃圾回收块，然后对当前待静态回收物理块进行清空处理。

9.根据权利要求8所述的数据存储装置读写性能优化系统，其特征在于，还包括：

差值计算单元，用于在所述第一空白物理块筛选模块对当前所有空白物理块进行筛选处理之前，计算第一平均擦除次数和第二平均擦除次数之间的差值，得到相应的擦除次数差值；

差值判断单元，用于判断所述擦除次数差值是否大于第二预设阈值，若所述擦除次数差值大于所述第二预设阈值，则触发所述第一空白物理块筛选模块展开对当前所有空白物理块的筛选处理。

10.根据权利要求8所述的数据存储装置读写性能优化系统，其特征在于，所述第一空白物理块筛选模块，具体用于以擦除次数为筛选依据，对当前所有空白物理块进行筛选处理，并将筛选到的空白物理块确定为当前静态垃圾回收块；

其中，当前静态垃圾回收块的擦除次数大于或等于未被筛选到的任一空白物理块的擦除次数。

11.根据权利要求8所述的数据存储装置读写性能优化系统，其特征在于，用于创建任一已满用户物理块的创建组件，包括：

第二空白物理块筛选模块，用于从所有空白物理块中筛选出擦除次数最小的一个空白物理块，并将该空白物理块确定为当前用户写入块；

用户输入数据写入模块，用于将用户输入数据实时写入当前用户写入块，若当前用户写入块已写满，则得到相应的已满用户物理块。

12.根据权利要求8至11任一项所述的数据存储装置读写性能优化系统，其特征在于，还包括：

第三空白物理块筛选模块，用于在当前空白块总数小于所述第一预设阈值，并且第一平均擦除次数小于第二平均擦除次数的情况下，对当前所有空白物理块进行筛选处理，并将筛选到的空白物理块确定为当前动态垃圾回收块；

第二已满物理块筛选模块，用于以有效数据的数量为筛选依据，对当前已存满用户输入数据的所有已满用户物理块以及已存满垃圾回收数据的所有已满回收物理块进行筛选处理，并将筛选到的已满物理块确定为当前待动态回收物理块；其中，当前待动态回收物理块中的有效数据的数量小于或等于未被筛选到的任一已满物理块中的有效数据的数量；

第二数据回收模块，用于将当前待动态回收物理块中的有效数据写入当前动态垃圾回收块，然后对当前待动态回收物理块进行清空处理。

13.根据权利要求12所述的数据存储装置读写性能优化系统，其特征在于，还包括：

空白块总数判断模块，用于在所述数据存储装置读写性能优化系统展开静态垃圾回收处理之后，判断当前空白块总数是否大于第三预设阈值，如果是，则终止本轮静态垃圾回收处理过程，如果否，则继续进行本轮静态垃圾回收处理；

其中，所述第三预设阈值大于所述第一预设阈值。

14.根据权利要求12所述的数据存储装置读写性能优化系统，其特征在于，所述第三空白物理块筛选模块，具体用于以擦除次数为筛选依据，对当前所有空白物理块进行筛选处理，并将筛选到的空白物理块确定为当前动态垃圾回收块；

其中，当前动态垃圾回收块的擦除次数小于未被筛选到的任一空白物理块的擦除次数。

15.一种数据存储装置，其特征在于，包括如权利要求8至14任一项所述的数据存储装置读写性能优化系统。

16.根据权利要求15所述的数据存储装置，其特征在于，所述数据存储装置为固态盘。