CN107481762B - 一种固态硬盘的trim处理方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种固态硬盘的trim处理方法及装置，方法包括：从逻辑物理转换表L2P的各个L2P表项中提取trim位，并将提取出的trim位存储到一个独立的表中，得到trim表；接收主机发送的trim指令，并响应主机发送的trim指令，对trim表进行前后端的分阶段处理。在本申请中，通过以上方式减少了工作量，提高了trim的处理速度，从而提高了trim的处理性能。
Description
技术领域
本申请涉及计算机领域，特别涉及一种固态硬盘的trim处理方法及装置。
背景技术
随着互联网、云计算、物联网、大数据等技术的发展及广泛应用，在人类生活中，时时刻刻都会产生海量的数据，这些海量的数据需要进行处理和存储，并且对存储系统的性能要求越来越高，而固态硬盘(SSD，Solid State Drives)因为其读写速度快、能耗低，被广泛的应用。
当前固态硬盘的使用变得越来越广泛，对固态硬盘的性能、容量的要求也越来越高，其中，固态硬盘的性能提高的重要途径可以为提高trim(trim指令也叫disable deletenotify(禁用删除通知)，是微软联合各大SSD固态硬盘厂商所开发的一项技术，属于ATA8-ACS规范的技术指令)处理性能，然而如何提高trim处理性能成为问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种固态硬盘的trim处理方法及装置，以达到减少工作量，提高trim的处理速度，从而提高trim的处理性能的目的，技术方案如下：
一种固态硬盘的trim处理方法，包括：
从逻辑物理转换表L2P的各个L2P表项中提取trim位，并将提取出的trim位存储到一个独立的表中，得到trim表；
接收主机发送的trim指令，并响应所述主机发送的trim指令，对所述trim表进行前后端的分阶段处理。
优选的，所述接收主机发送的trim指令，并响应所述主机发送的trim指令，对所述trim表进行前后端的分阶段处理中的前端处理过程，包括：
接收主机发送的trim指令；
解析所述主机发送的trim指令，获取起始逻辑块地址LBA和LBA数量；
计算所述trim表中所述起始LBA和LBA数量对应的trim位，在固态硬盘闪存中的起始地址和长度；
将所述trim表中所述起始LBA和LBA数量对应的trim位，在固态硬盘闪存中的起始地址和长度对应的闪存空间全部bit置位为1；
返回trim前端处理完成信息至所述主机。
优选的，所述接收主机发送的trim指令，并响应所述主机发送的trim指令，对所述trim表进行前后端的分阶段处理中的后端处理过程，包括：
获取所述主机发送的trim指令，并解析所述主机发送的trim指令，获取起始LBA和LBA数量；
从所述L2P表中依次获取所述起始LBA和LBA数量对应的各个LBA的L2P表项，并获取所述L2P表项中的物理块地址PBA；
将依次获取到的PBA按顺序通知给GC模块，由所述垃圾回收GC模块依次对各个所述PBA值进行无效标记。
一种固态硬盘的trim处理装置，包括：
trim表生成模块，用于从逻辑物理转换表L2P的各个L2P表项中提取trim位，并将提取出的trim位存储到一个独立的表中，得到trim表；
trim处理模块，用于接收主机发送的trim指令，并响应所述主机发送的trim指令，对所述trim表进行前后端的分阶段处理。
优选的，所述trim处理模块接收主机发送的trim指令，并响应所述主机发送的trim指令，对所述trim表进行前后端的分阶段处理中的前端处理过程，具体包括：
接收主机发送的trim指令；
解析所述主机发送的trim指令，获取起始逻辑块地址LBA和LBA数量；
计算所述trim表中所述起始LBA和LBA数量对应的trim位，在固态硬盘闪存中的起始地址和长度；
将所述trim表中所述起始LBA和LBA数量对应的trim位，在固态硬盘闪存中的起始地址和长度对应的闪存空间全部bit置位为1；
返回trim前端处理完成信息至所述主机。
优选的，所述trim处理模块接收主机发送的trim指令，并响应所述主机发送的trim指令，对所述trim表进行前后端的分阶段处理中的后端处理过程，具体包括：
获取所述主机发送的trim指令，并解析所述主机发送的trim指令，获取起始LBA和LBA数量；
从所述L2P表中依次获取所述起始LBA和LBA数量对应的各个LBA的L2P表项，并获取所述L2P表项中的物理块地址PBA；
将依次获取到的PBA按顺序通知给GC模块，由所述垃圾回收GC模块依次对各个所述PBA值进行无效标记。
与现有技术相比，本申请的有益效果为：
在本申请中，通过从逻辑物理转换表L2P的各个L2P表项中提取trim位，并将提取出的trim位存储到一个独立的表中，得到trim表，实现对trim单独管理，在接收到主机发送的trim指令，并响应所述主机发送的trim指令使，不需要读取额外的信息(如L2P表中所有L2P表项的内容)，只需要对trim表进行前后端的分阶段处理即可，减少了工作量，提高了trim的处理速度，从而提高了trim的处理性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，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是本申请提供的固态硬盘的trim处理方法的一种流程图；
图2是本申请提供的固态硬盘的trim处理方法的另一种流程图；
图3是本申请提供的固态硬盘的trim处理方法的再一种流程图；
图4是本申请提供的固态硬盘的trim处理装置的一种逻辑结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例公开了一种固态硬盘的trim处理方法，通过从逻辑物理转换表L2P的各个L2P表项中提取trim位，并将提取出的trim位存储到一个独立的表中，得到trim表，及接收主机发送的trim指令，并响应所述主机发送的trim指令，对所述trim表进行前后端的分阶段处理，完成trim处理。
在介绍具体的实施例之前，对trim处理进行简要介绍，具体如下：
trim指令也叫disable delete notify(禁用删除通知)，是微软联合各大SSD固态硬盘厂商所开发的一项技术，属于ATA8-ACS规范的技术指令。
当操作系统中删除一个文件时，系统并没有真正删掉这个文件的数据，它只是把这些数据占用的地址标记为‘空’，即可以覆盖使用。但这只是在文件系统层面的操作，硬盘本身并不知道那些地址的数据已经‘无效’，除非系统通知它要在这些地址写入新的数据。在HDD上本无任何问题，因为HDD允许覆盖写入，但SSD的闪存不允许覆盖写，只能先擦除再写入，要得到‘空闲’的闪存空间来进行写入，SSD就必须进行GC(垃圾回收)操作。
在没有trim处理的情况下，SSD无法事先知道那些被‘删除’的数据页已经是‘无效’的，必须到系统要求在相同的地方写入数据时才知道那些数据可以被擦除，这样就无法在最适当的时机做出最好的优化，既影响GC的效率(间接影响性能)，又影响SSD的寿命。
为了提高GC的效率，及延长SSD的寿命，可以由SSD进行trim处理。
接下来，对本申请的固态硬盘的trim处理方法进行介绍，请参见图1，可以包括以下步骤：
步骤S11、从逻辑物理转换表L2P的各个L2P表项中提取trim位，并将提取出的trim位存储到一个独立的表中，得到trim表。
可以理解的是，L2P(逻辑物理转换表，Table Logical to Physical Table)可以包括多个L2P表项，每个L2P表项包含有PBA、trim位、lock位、unc位、校验方式、存储coderate等信息。
由于每个L2P表项中包含有多种信息，L2P又包括多个L2P表项，若采用常规的trim处理方法，需要将L2P中的所有L2P表项从内存上读取出来，将trim位置位或清零，然后将所有L2P表项依次写回到原始位置，这样方式工作量大，处理繁琐，耗时长，不利于提高SSD的性能。为此，本申请首先从逻辑物理转换表L2P的各个L2P表项中提取trim位，并将提取出的trim位存储到一个独立的表中，得到trim表，对trim位单独管理，为后续进行高效的trim处理提供基础。
本实施例中，trim表中各个trim位的长度可以为1bit。由于trim表中各个trim位的长度可以为1bit，因此在trim处理过程中，可以一次读取trim表中的多个字节(几十到几百甚至上千)，一次性操作trim位的数量可以达到几百上千，能够明显提高trim的处理速度。
步骤S12、接收主机发送的trim指令，并响应所述主机发送的trim指令，对所述trim表进行前后端的分阶段处理。
需要说明的是，在系统初始化时，给trim表分配有一块连续的内存，整个trim表的起始地址已经确定。
在trim表的起始地址确定的基础上，可以对所述trim表进行前后端的分阶段处理。
其中，对所述trim表进行前后端的分阶段处理包括：对所述trim表进行前端处理和后端处理。对所述trim表进行前端处理，可以实现对所述trim表的置位，保证主机对于相关数据操作的一致性；对所述trim表进行后端处理，可以实现相关内存空间的回收，真正提高SSD的寿命与性能。
在本申请中，通过从逻辑物理转换表L2P的各个L2P表项中提取trim位，并将提取出的trim位存储到一个独立的表中，得到trim表，实现对trim单独管理，在接收到主机发送的trim指令，并响应所述主机发送的trim指令使，不需要读取额外的信息(如L2P表中所有L2P表项的内容)，只需要对trim表进行前后端的分阶段处理即可，减少了工作量，提高了trim的处理速度，从而提高了trim的处理性能。
在提高了trim的处理性能后，可以在短时间内容完成trim的处理，更快的完成响应主机的其他处理，并且在保证的数据处理的一致性的前提下，大大提高SSD的性能.
在本申请的另一个实施例中，对所述接收主机发送的trim指令，并响应所述主机发送的trim指令，对所述trim表进行前后端的分阶段处理中的前端处理过程进行介绍，请参见图2，可以包括以下步骤：
步骤S21、接收主机发送的trim指令。
步骤S22、解析所述主机发送的trim指令，获取起始逻辑块地址LBA和LBA数量。
本实施例中，在解析述主机发送的trim指令，获取起始逻辑块地址LBA和LBA数量的同时，可以缓存trim指令的上下文信息，供需要时查询信息。
步骤S23、计算所述trim表中所述起始LBA和LBA数量对应的trim位，在固态硬盘闪存中的起始地址和长度。
步骤S24、将所述trim表中所述起始LBA和LBA数量对应的trim位，在固态硬盘闪存中的起始地址和长度对应的闪存空间全部bit置位为1。
将所述trim表中所述起始LBA和LBA数量对应的trim位，在固态硬盘闪存中的起始地址和长度对应的闪存空间全部bit置位为1，表示trim位对应的LBA已经被删除，对应的闪存空间的数据已擦除，可以写入新的数据。
其中，将对应的闪存空间全部bit置位为1，可以使用软件实现或者硬件单元实现，软件实现可以能会受控制器的localmemory的大小限制，对于大范围的trim可能需要进行多次操作，使用硬件单元的话，可以通过配置参数的方式，来完成trim表的操作。
步骤S25、返回trim前端处理完成信息至所述主机。
步骤S21-S25的前端处理过程，完成了trim表中trim位的置位处理，可以保证trim处理的一致性；当主机收到trim前端处理完成信息后，可以正常对完成前端处理的trim位对应的LBA范围内的数据进行操作，包括读写擦等操作，在读写过程中，如同通常的处理方式一样，需要获取L2P表和对应的trim位，共同判断进行相应后续处理，保证了处理效果的一致性。
基于上述实施例介绍的内容，在本申请的另一个实施例中，对所述接收主机发送的trim指令，并响应所述主机发送的trim指令，对所述trim表进行前后端的分阶段处理中的后端处理过程进行介绍，请参见图3，可以包括以下步骤：
步骤S31、获取所述主机发送的trim指令，并解析所述主机发送的trim指令，获取起始LBA和LBA数量。
步骤S32、从所述L2P表中依次获取所述起始LBA和LBA数量对应的各个LBA的L2P表项，并获取所述L2P表项中的物理块地址PBA。
步骤S33、将依次获取到的PBA按顺序通知给垃圾回收GC模块，由所述GC模块依次对各个所述PBA值进行无效标记。
若在前端处理过程中缓存了trim指令的上下文信息，则在对各个所述PBA值进行无效标记后，需要释放全部上下文信息，完成trim的整个处理过程。
步骤S31-S33完成了trim的后端处理，完成相关垃圾回收和磨损均衡算法，以提高SSD的寿命和性能；如果没有后端的处理将使得垃圾回收的效率大大降低。对于SSD来说，加快完成trim的后端处理，能够提高垃圾回收的效率，保证了GC(垃圾回收)模块的性能。
下面对本申请实施例提供的固态硬盘的trim处理装置进行描述，下文描述的固态硬盘的trim处理装置与上文描述的固态硬盘的trim处理方法可相互对应参照。
请参见图4，固态硬盘的trim处理装置包括：trim表生成模块11和trim处理模块12。
trim表生成模块11，用于从逻辑物理转换表L2P的各个L2P表项中提取trim位，并将提取出的trim位存储到一个独立的表中，得到trim表。
trim处理模块12，用于接收主机发送的trim指令，并响应所述主机发送的trim指令，对所述trim表进行前后端的分阶段处理。
本实施例中，所述trim处理模块12接收主机发送的trim指令，并响应所述主机发送的trim指令，对所述trim表进行前后端的分阶段处理中的前端处理过程，具体可以包括：
接收主机发送的trim指令；
解析所述主机发送的trim指令，获取起始逻辑块地址LBA和LBA数量；
计算所述trim表中所述起始LBA和LBA数量对应的trim位，在固态硬盘闪存中的起始地址和长度；
将所述trim表中所述起始LBA和LBA数量对应的trim位，在固态硬盘闪存中的起始地址和长度对应的闪存空间全部bit置位为1；
返回trim前端处理完成信息至所述主机。
基于上述内容，所述trim处理模块12接收主机发送的trim指令，并响应所述主机发送的trim指令，对所述trim表进行前后端的分阶段处理中的后端处理过程，具体可以包括：
获取所述主机发送的trim指令，并解析所述主机发送的trim指令，获取起始LBA和LBA数量；
从所述L2P表中依次获取所述起始LBA和LBA数量对应的各个LBA的L2P表项，并获取所述L2P表项中的物理块地址PBA；
将依次获取到的PBA按顺序通知给GC模块，由所述垃圾回收GC模块依次对各个所述PBA值进行无效标记。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
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。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，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)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
以上对本申请所提供的一种固态硬盘的trim处理方法及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请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申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，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申请的限制。
Claims (4)
1.一种固态硬盘的trim处理方法，其特征在于，包括：
从逻辑物理转换表L2P的各个L2P表项中提取trim位，并将提取出的trim位存储到一个独立的表中，得到trim表；
接收主机发送的trim指令，并响应所述主机发送的trim指令，对所述trim表进行前后端的分阶段处理；所述接收主机发送的trim指令，并响应所述主机发送的trim指令，对所述trim表进行前后端的分阶段处理中的前端处理过程，包括：接收主机发送的trim指令；解析所述主机发送的trim指令，获取起始逻辑块地址LBA和LBA数量；计算所述trim表中所述起始LBA和LBA数量对应的trim位，在固态硬盘闪存中的起始地址和长度；将所述trim表中所述起始LBA和LBA数量对应的trim位，在固态硬盘闪存中的起始地址和长度对应的闪存空间全部bit置位为1；返回trim前端处理完成信息至所述主机。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收主机发送的trim指令，并响应所述主机发送的trim指令，对所述trim表进行前后端的分阶段处理中的后端处理过程，包括：
获取所述主机发送的trim指令，并解析所述主机发送的trim指令，获取起始LBA和LBA数量；
从所述L2P表中依次获取所述起始LBA和LBA数量对应的各个LBA的L2P表项，并获取所述L2P表项中的物理块地址PBA；
将依次获取到的PBA按顺序通知给GC模块，由所述垃圾回收GC模块依次对各个所述PBA值进行无效标记。
3.一种固态硬盘的trim处理装置，其特征在于，包括：
trim表生成模块，用于从逻辑物理转换表L2P的各个L2P表项中提取trim位，并将提取出的trim位存储到一个独立的表中，得到trim表；
trim处理模块，用于接收主机发送的trim指令，并响应所述主机发送的trim指令，对所述trim表进行前后端的分阶段处理；所述trim处理模块接收主机发送的trim指令，并响应所述主机发送的trim指令，对所述trim表进行前后端的分阶段处理中的前端处理过程，具体包括：接收主机发送的trim指令；解析所述主机发送的trim指令，获取起始逻辑块地址LBA和LBA数量；计算所述trim表中所述起始LBA和LBA数量对应的trim位，在固态硬盘闪存中的起始地址和长度；将所述trim表中所述起始LBA和LBA数量对应的trim位，在固态硬盘闪存中的起始地址和长度对应的闪存空间全部bit置位为1；返回trim前端处理完成信息至所述主机。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述trim处理模块接收主机发送的trim指令，并响应所述主机发送的trim指令，对所述trim表进行前后端的分阶段处理中的后端处理过程，具体包括：
获取所述主机发送的trim指令，并解析所述主机发送的trim指令，获取起始LBA和LBA数量；
从所述L2P表中依次获取所述起始LBA和LBA数量对应的各个LBA的L2P表项，并获取所述L2P表项中的物理块地址PBA；
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| GR01 | Patent grant | ||
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