CN107832236A - 一种提高固态硬盘写性能的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高固态硬盘写性能的方法，其特征在于固态硬盘控制器中的写数据缓存的信息通过LBA信息循环列表来记录数据缓存中缓存的LBA信息，LBA信息循环列表包括队头和队尾，固态硬盘控制器按接收到主机写指令顺序直接将主机写数据指令的数据缓存到数据缓存中，并将该写数据指令的数据的LBA加入到LBA信息循环列表的队头，不再检索LBA信息循环列表是否存在相同逻辑块地址LBA信息。通过省略数据写入时前置的遍历LBA表的操作，降低主机写数据操作的等待响应时间，直接写入，时间复杂度为O(1)，大大降低了写命令的响应时间。

Description

一种提高固态硬盘写性能的方法
技术领域
本发明涉及固态硬盘控制技术，特别涉及一种提高固态硬盘写性能的方法。
背景技术
固态硬盘(SSD)中主机发起的数据先缓存在data cache(DRAM)中，data cache的管理策略需要保证数据的一致性，即1.如果后续主机又下发了相同逻辑地址(LBA)的数据到data cache，最终写到存储介质(主流介质为Nand Flash)的数据必须为最后一次主机下发的数据；2.如果主机下发多次相同LBA的数据至data cache后下发读该LBA的命令，那么SSD返回给主机的数据也必须是最后一次写入的数据。
常规技术采用数据唯一性算法：即同一LBA的数据在data cache中有且只有一份，在该算法下主机下发写数据到data cache时需要遍历cache中该LBA是否之前写过，如果写过则覆盖旧数据。图1是常规技术的线性缓存列表图示；以图1为例说明,缓存中存储有LBA0～LBA7一共缓存有8个逻辑数据块,当主机新写入LBA5(新)时,需要遍历LBA0～LBA7查找到缓存中是否已经缓存有LBA5如果有则将LBA5(新)的数据更新到LBA5中。该算法的缺点是每次主机的写数据都要遍历一次data cache，算法的时间开销大，影响写性能。
发明内容
针对以上缺陷，本发明目的是如何提高固态硬盘写入的速度。
为了解决以上问题本发明提出了一种提高固态硬盘写性能的方法，其特征在于固态硬盘控制器中的写数据缓存的信息通过LBA信息循环列表来记录数据缓存中缓存的LBA信息，LBA信息循环列表包括队头和队尾，固态硬盘控制器按接收到主机写指令顺序直接将主机写数据指令的数据缓存到数据缓存中，并将该写数据指令的数据的LBA加入到LBA信息循环列表的队头，不再检索LBA信息循环列表是否存在相同逻辑块地址LBA信息。
所述的提高固态硬盘写性能的方法，其特征在于固态硬盘控制器接受到主机读数据指令时，从LBA信息循环列表的队头向队尾方向检索是否存在相同逻辑块地址LBA的数据缓存，检索到LBA信息循环列表中第一个相同逻辑块地址的数据对应的数据缓存数据为本次主机读数据指令所需的数据。
所述的提高固态硬盘写性能的方法，其特征在于固态硬盘控制器后台根据缓存LBA信息循环列表的队尾向队头方向将数据缓存中的数据刷新到NAND FLASH中，将数据刷新到NAND FLASH中后将LBA信息循环列表该LBA信息删除，并释放对应的数据缓存。
所述的提高固态硬盘写性能的方法，其特征在于增加在执行将数据缓存中的数据刷新到NAND FLASH中前检索LBA信息循环列表，判断是否还存在更新的相同LBA的缓存数据，如果存在则直接忽略本次LBA的数据写入，将LBA信息循环列表该LBA信息删除，并释放对应的数据缓存。
本发明的有益效果是：通过省略数据写入时前置的遍历LBA表的操作，降低主机写数据操作的等待响应时间，直接写入，时间复杂度为O(1)，大大降低了写命令的响应时间。
附图说明
图1是常规技术的线性缓存列表图示；
图2是新的data cache缓存策略示意图；
图3是本技术方案将data cache中数据刷到Nand Flash的顺序图；
图4是读命令遍历方向示意图。
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。
本技术方案提出了一种新的data cache管理策略，核心思想为：data cache按照主机下发的次序，直接将数据顺序填充至data cache，不再判断相同的LBA是否存在，图2是新的data cache缓存策略示意图，假设主机写了[LBA0，LBA7]后再写[LBA5，LBA8]，其中LBA5、LBA6、LBA7为已存在的老的缓存数据，LBA5(新)、LBA6(新)、LBA7(新)为主机新写入的数据，新的data cache管理策略下，每次写数据进入data cache不用遍历LBA信息了，直接写入data cache中，时间复杂度为O(1)，大大降低了写命令的响应时间。
本技术方案还需要保证data cache刷到Nand Flash时，LBA5～LBA7的数据必须是新数据；还需要保证主机后续下发LBA5～LBA7的读命令时，SSD必须是将新的LBA5～LBA7的数据传送给主机。
因此本技术方案还优化了data cache刷到Nand Flash的操作流程，data cache中数据刷到Nand Flash时，按照主机下发的LBA顺序写入Nand Flash即可保证写入NandFlash的数据是最新的。图3是本技术方案将data cache中数据刷到Nand Flash的顺序图。为了降低Nand Flash的写放大，还可以增加在执行将data cache写入Nand Flash前检索缓存列表，判断是否还存在更新的相同LBA的缓存数据，如果存在则直接忽略本次LBA的数据写入。因为如果存在更新的相同LBA的缓存数据则本次写入的数据马上会被更新，因此如果写入Nand Flash也是垃圾数据，因此直接忽略本次LBA的数据写入，降低写放大。
针对如何保证主机后续下发LBA5～LBA7的读命令时，SSD必须是将新的LBA5～LBA7的数据传送给主机，判断读命令是否击中data cache依然需要通过命令的LBA去遍历data cache中缓存的LBA信息，只不过遍历的方向必须是从后往前遍历，即按加入datacache的反顺序方向遍历。遍历到第一个匹配到的LBA对应的数据为命中的数据，如图4是读命令遍历方向示意图，从LBA8向LBA0方向遍历，如该示例包括两个LBA5、LBA6、LBA7，按从后向前的方向遍历，则先遍历到LBA5(新)、LBA6(新)、LBA7(新)，这样读命令的数据一致性问题也解决了。
以上所揭露的仅为本发明一种实施例而已，当然不能以此来限定本之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims (4)

1.一种提高固态硬盘写性能的方法，其特征在于固态硬盘控制器中的写数据缓存的信息通过LBA信息循环列表来记录数据缓存中缓存的LBA信息，LBA信息循环列表包括队头和队尾，固态硬盘控制器按接收到主机写指令顺序直接将主机写数据指令的数据缓存到数据缓存中，并将该写数据指令的数据的LBA加入到LBA信息循环列表的队头，不再检索LBA信息循环列表是否存在相同逻辑块地址LBA信息。
2.根据权利要求1所述的提高固态硬盘写性能的方法，其特征在于固态硬盘控制器接受到主机读数据指令时，从LBA信息循环列表的队头向队尾方向检索是否存在相同逻辑块地址LBA的数据缓存，检索到LBA信息循环列表中第一个相同逻辑块地址的数据对应的数据缓存数据为本次主机读数据指令所需的数据。
3.根据权利要求1或2所述的提高固态硬盘写性能的方法，其特征在于固态硬盘控制器后台根据缓存LBA信息循环列表的队尾向队头方向将数据缓存中的数据刷新到NAND FLASH中，将数据刷新到NAND FLASH中后将LBA信息循环列表该LBA信息删除，并释放对应的数据缓存。
4.根据权利要求3所述的提高固态硬盘写性能的方法，其特征在于增加在执行将数据缓存中的数据刷新到NAND FLASH中前检索LBA信息循环列表，判断是否还存在更新的相同LBA的缓存数据，如果存在则直接忽略本次LBA的数据写入，将LBA信息循环列表该LBA信息删除，并释放对应的数据缓存。
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