CN107908571A - 一种数据写入方法、闪存装置及存储设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种数据写入方法、闪存装置及存储设备，涉及存储技术领域，能够解决SSD性能波动较大导致的成本较高或者存储设备的设计复杂度较高的问题。该数据写入方法应用于闪存装置，该闪存装置包括用于存储存储设备处于掉电阶段时写入的数据的第一物理存储空间。具体方案为：当存储设备处于掉电阶段时，闪存装置接收第一写数据请求，第一写数据请求用于请求在第一逻辑块地址LBA写入第一目标数据；响应第一写数据请求，闪存装置根据第一预设地址映射关系确定与第一LBA对应的第一PBA，第一PBA归属于第一物理存储空间，且第一PBA未存储数据；闪存装置在第一PBA中写入第一目标数据。

Description

一种数据写入方法、闪存装置及存储设备

技术领域

本申请实施例涉及存储技术领域，尤其涉及一种数据写入方法、闪存装置及存储设备。

背景技术

存储系统中，大部分存储设备具备掉电保护功能。掉电保护功能是指在正常供电电源掉电时，采用备用电源为处理器、内存和固态硬盘(Solid State Disk，SSD)供电，便于将内存中的数据拷贝到SSD中。SSD的性能越高，数据拷贝的时间越短，备用电源所需的电池容量就越小。

目前，存储设备在逻辑上将SSD划分为两个逻辑盘SSD 1和SSD 2，SSD 1主要用于写入正常供电阶段的数据，SSD 2主要用于写入掉电阶段的数据，SSD 1和SSD 2共享SSD的物理存储空间。SSD的介质Nand-Flash芯片的读写特性为擦除后再写(write-after-erase)。当需要变更某一数据时，需要将新数据存储在空闲页，而将原来存储数据的页标记为“无效”。若较长时间内在SSD 1上循环执行写数据、删数据这一过程，这样，SSD的所有页极有可能均被写入数据。相应的，后续在SSD 2中写入数据时，SSD中的SSD控制器需要先将与SSD2对应的物理存储区域中的数据擦除，然后再写入新数据。此时，SSD 2的性能会很差，无法保证在掉电阶段将内存中的数据全部写入SSD中，导致内存中的部分数据丢失。若存储设备在SSD 2中写入数据之前，执行了垃圾回收(Garbage Collection，GC)，即将脏块中的有效页的数据复制到一个空白块中并将这个脏块中存储的数据擦除，这样SSD控制器在有效时长内可在SSD 2中写入数据，此时，SSD 2的性能较高。

可以看出，上述SSD的性能波动较大。现有技术中，通常采用增加存储设备中备电电源的容量的方法或者增加SSD的数量的方法来解决SSD性能波动较大这一问题。但是，上述方法会导致成本较高或者存储设备的设计复杂度较高。

发明内容

本申请实施例提供一种数据写入方法、闪存装置及存储设备，能够解决SSD的性能波动较大，某些场景中内存中的部分数据丢失的问题。

为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：

第一方面，提供一种数据写入方法，该数据写入方法应用于包括闪存装置的存储设备，这里，闪存装置包括用于存储存储设备处于掉电阶段时写入的数据的第一物理存储空间。具体的，该数据写入方法为：当存储设备处于掉电阶段时，该闪存装置接收用于请求在第一逻辑块地址LBA写入第一目标数据的第一写数据请求；响应第一写数据请求，该闪存装置根据第一预设地址映射关系确定与第一LBA对应的第一PBA，第一PBA归属于第一物理存储空间，且第一PBA未存储数据，这样，该闪存装置在第一PBA中写入第一目标数据。

本申请实施例中的闪存装置包括有专门用于存储存储设备处于掉电阶段时写入的数据的第一物理存储空间，这样，当存储设备处于掉电阶段时，该闪存装置可将掉电阶段请求写入的数据写入到第一物理存储空间中。由于第一物理存储空间为掉电阶段专用的，因此，在存储设备处于正常供电阶段时，闪存装置不会将正常供电阶段请求写入的数据写入到第一物理存储空间中，有效的保证了存储设备在掉电阶段将内存中的数据全部写入闪存装置中，降低了闪存装置的性能波动。此外，本申请实施例提供的数据写入方法并未增加存储设备中备电电源的容量，也未增加存储设备中闪存装置的数量，有效的降低了成本和存储设备的设计复杂度。

本申请实施例中的闪存装置是以闪存(Flash)颗粒为存储介质的存储装置，该闪存装置可以为SSD，还可以为其他存储器。

可选的，在本申请的一种可能的实现方式中，本申请实施例中的闪存装置还包括第二物理存储空间，该第二物理存储空间用于存储存储设备处于正常供电阶段时写入的数据。在这种场景中，当存储设备处于正常供电阶段时，闪存装置还接收用于请求在第二LBA写入第二目标数据的第二写数据请求；响应该第二写数据请求，闪存装置根据第二预设地址映射关系确定与第二LBA对应的第二PBA，第二PBA归属于第二物理存储空间，且第二PBA未存储数据；闪存装置在第二PBA中写入第二目标数据。

结合上述闪存装置在第一物理存储空间写入存储设备处于掉电阶段时写入的数据，本申请实施例中的闪存装置还包括用于存储存储设备处于正常供电阶段时请求写入的数据的第二物理存储空间，这样，闪存装置可在不同物理存储空间存储正常供电阶段请求写入的数据和掉电阶段请求写入的数据，有效的提高了闪存装置的性能，降低了闪存装置的性能波动。

可选的，在本申请的另一种可能的实现方式中，闪存装置预先配置有第一物理存储空间的数据读写性能的优先级和第二物理存储空间的数据读写性能的优先级，且第一物理存储空间的数据读写性能的优先级高于第二物理存储空间的数据读写性能的优先级。

第一物理存储空间的数据读写性能的优先级高于第二物理存储空间的数据读写性能的优先级，有效的保证了存储设备处于掉电阶段时请求写入的数据的保存。

可选的，在本申请的另一种可能的实现方式中，当存储设备上电后，闪存装置还根据预设的物理空间配置表，将该闪存装置的物理存储空间划分为第一物理存储空间和第二物理存储空间。

第二方面，提供一种闪存装置，该闪存装置包括接受单元、确定单元以及写单元。具体的，该闪存装置包括第一物理存储空间，第一物理存储空间用于存储存储设备处于掉电阶段时写入的数据。上述接收单元，用于当存储设备处于掉电阶段时，接收第一写数据请求，第一写数据请求用于请求在第一逻辑块地址LBA写入第一目标数据。上述确定单元，用于响应上述接收单元接收到的第一写数据请求，根据第一预设地址映射关系确定与第一LBA对应的第一PBA，第一PBA归属于第一物理存储空间，且第一PBA未存储数据。上述写单元，用于在上述确定单元确定出的第一PBA中写入第一目标数据。

进一步地，在本申请的一种可能的实现方式中，本申请实施例提供的闪存装置还包括第二物理存储空间，该第二物理存储空间用于存储存储设备处于正常供电阶段时写入的数据。上述接收单元，还用于当存储设备处于正常供电阶段时，接收第二写数据请求，第二写数据请求用于请求在第二LBA写入第二目标数据。上述确定单元，还用于响应上述接收单元接收到的第二写数据请求，根据第二预设地址映射关系确定与第二LBA对应的第二PBA，第二PBA归属于第二物理存储空间，且第二PBA未存储数据。上述写单元，还用于在上述确定单元确定出的第二PBA中写入第二目标数据。

进一步地，在本申请的另一种可能的实现方式中，本申请实施例提供的闪存装置预先配置有第一物理存储空间的数据读写性能的优先级和第二物理存储空间的数据读写性能的优先级，且第一物理存储空间的数据读写性能的优先级高于第二物理存储空间的数据读写性能的优先级。

进一步地，在本申请的另一种可能的实现方式中，本申请实施例提供的闪存装置还包括划分单元，该划分单元用于当存储设备上电后，根据预设的物理空间配置表，将闪存装置的物理存储空间划分为第一物理存储空间和第二物理存储空间。

第三方面，提供一种闪存装置，该闪存装置包括：一个或多个处理器、存储介质和通信接口。所述存储介质、所述通信接口与所述一个或多个处理器连接；所述闪存装置通过所述通信接口与其他设备通信，所述存储器用于存储计算机程序代码，所述计算机程序代码包括指令，当所述一个或多个处理器执行所述指令时，所述闪存装置执行如上述第一方面及其各种可能的实现方式的数据写入方法。

第四方面，还提供一种存储设备，其特征在于，所述存储设备包括如上述第三方面所述的闪存装置、至少一个处理器以及内存，其中，所述闪存装置、所述至少一个处理器以及所述内存之间互相连接。

第五方面，还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有指令；当其在上述第二方面或上述第三方面所述的闪存装置上运行时，使得该闪存装置执行如上述第一方面及其各种可能的实现方式的数据写入方法。

第六方面，还提供一种包含指令的计算机程序产品，当其在上述第二方面或上述第三方面所述的闪存装置上运行时，使得该闪存装置执行如上述第一方面及其各种可能的实现方式的数据写入方法。

在本申请中，上述闪存装置的名字对设备或功能模块本身不构成限定，在实际实现中，这些设备或功能模块可以以其他名称出现。只要各个设备或功能模块的功能和本申请类似，属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内。

本申请中第二方面、第三方面、第四方面、第五方面、第六方面及其各种实现方式的具体描述，可以参考第一方面及其各种实现方式中的详细描述；并且，第二方面、第三方面、第四方面、第五方面、第六方面及其各种实现方式的有益效果，可以参考第一方面及其各种实现方式中的有益效果分析，此处不再赘述。

附图说明

图1为本申请实施例中SSD的硬件结构；

图2为本申请实施例中Nand-Flash阵列11的结构示意图；

图3为本申请实施例中SSD更新数据的流程示意图；

图4为本申请实施例中SSD执行垃圾回收的流程示意图一；

图5为本申请实施例中SSD执行垃圾回收的流程示意图二；

图6为本申请实施例中存储设备的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的数据写入方法的流程示意图；

图8为本申请实施例中SSD的物理存储空间结构示意图；

图9为本申请实施例提供的闪存装置的结构示意图一；

图10为本申请实施例提供的闪存装置的结构示意图二；

图11为本申请实施例提供的闪存装置的结构示意图三。

具体实施方式

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而不是用于限定特定顺序。

在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

SSD广泛应用与服务器、台式急、笔记本、移动设备、游戏机等。

闪速存储器也称为闪存(Flash)，以高速的数据存储速度、节能、噪声小、抗震、体积小、断电后数据不易丢失等优势取代磁盘成为主流存储设备的首选。介质为Nand-Flash芯片的SSD被应用于越来越多的存储设备中。

一般的，SSD包括SSD控制器、Nand-Flash阵列以及其他外设。图1示出了本申请实施例中SSD的硬件结构。如图1所示，本申请实施例中SSD包括SSD控制器10、Nand-Flash阵列11以及其他外设12。

SSD控制器10主要包括通信接口101、处理器(processor)102、内存(cache)103、通道控制器104以及系统总线105。通信接口101、处理器102、内存103以及通道控制器104通过系统总线105完成相互间的通信。

通信接口101，可以为串行连接SCSI接口(Serial Attached SCSI，SAS)，或者为串行高级技术附件(Serial Advanced Technology Attachment，SATA)等，用于与其他设备通信。

处理器102可能是中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，或者是特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)，或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。在本申请实施例中，处理器102可以用于接收来自外设的写数据请求或者读数据请求、处理所述写数据请求或者所述读数据请求、将所述写数据请求或者所述读数据请求发送给Nand-Flash阵列11以及其他操作。

处理器102中还可以包括缓存(图1中未示出)，用于存储各种程序指令。例如，缓存中可以包括闪存转换层(Flash Translation Layer，FTL)。处理器102可以通过FTL确定与逻辑块地址(Logical Block Address，LBA)对应的物理块地址(Physics Block Address，PHA)。或者，处理器102也可以通过其他软件模块来实现类似的功能。

内存103用于缓存从外设接收的数据或从Nand-Flash阵列11读取的数据。内存103可以是随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、闪存(Flash memory)或SSD等各种可以存储数据的非短暂性的(non-transitory)机器可读介质，在此不做限定。举例来说，当接收到Nand-Flash阵列11发送的写数据请求时，可以将所述写数据请求保存在内存103中，由处理器102对其进行处理。另外，在某些应用场景下，内存103也可以置于SSD控制器10的外部。

可选的，处理器102中的缓存和内存103可以集成设置或者独立设置，本申请实施例对此不做限定。

通道控制器104用于与Nand-Flash阵列11通信。

图2是本申请实施例中Nand-Flash阵列11的结构示意图。如图2所示，Nand-Flash阵列11由若干个Nand-Flash芯片110组成。在SSD内部利用通道(channel)将若干个Nand-Flash芯片110连接起来。各个通道之间可以实现写数据请求的并发处理。以图2所示的4个通道为例，如果SSD控制器10接收到4个写数据请求，可以由4个通道分别执行一个写数据请求，由此提高处理写数据请求的效率。

Nand-Flash阵列11中的每个Nand-Flash芯片110与通道控制器的一个通道对应。为了提高可靠性，一般会预留通道控制器中的一个通道用于错误检查和纠正(ErrorChecking and Correcting，ECC)的校验。

每个Nand-Flash芯片110均包括多个晶元(die)，每个晶元包括2048个块(block)，每个块由256个页组成。当Nand-Flash芯片中的某一块中的所有页都被擦除为空闲时，可以在该块中写入数据，该块称为空闲(free)块。若对块的写入没有成功，则该块称为脏(dirty)块。若块中的数据均为有效数据，则该块称为干净(clean)块。Nand-Flash芯片的读、写粒度为一个页，擦除粒度为一个块，读写特性为擦除后再写(write-after-erase)，即芯片上的数据不能原地更新。当需要变更某一数据时，需要将新数据存储在空闲页，而将原来存储数据的页标记为“无效”。

图1中，其他外设12包括动态随机存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)、电源等支持系统运行的辅助器件。

由于Nand-Flash芯片的读、写粒度为一个页，擦除粒度为一个块，读写特性为擦除后再写，因此，必须存在一个特殊的系统层，使得存储设备的操作系统可以像操作硬盘驱动器(Hard Disk Drive，HDD)一样操作Nand-Flash。由此提出了FTL。

FTL负责逻辑地址空间到物理地址空间的映射，其记录了写入或更新数据时的目标逻辑地址与Nand-Flash阵列中实际页物理地址之间映射对应关系。SSD对外呈现的读写空间，即供上层用户使用的空间，称为逻辑地址空间。SSD内部实际存储数据的读写空间称为物理地址空间。FTL数据记录了逻辑地址空间与物理地址空间之间的地址映射。

当存储设备的操作系统发出对某个逻辑地址进行操作的指令后，SSD控制器分析该指令，根据FTL数据，在与该逻辑地址相对应的物理地址上进行操作。具体的，当存储设备的操作系统发出对某个逻辑地址进行更新操作的指令后，SSD控制器将新数据写到在一个空闲页，并将原来存储数据的页标记为“无效”。

示例性的，如图3所示，图3中的矩形框表示页，空白的矩形框表示空白页，若一个物理地址对应一个页(page)，page 0的物理地址为n，page 1的物理地址为n+1，在page 0上写入数据A，接着在page 1写入数据B。然后，page 0的数据A被更新为A＇，SSD控制器并不会用A＇将A覆盖，而是在物理地址为n+2的页上写如数据A＇，并将page 0标记为“无效”。图3中用“*”表示无效。本申请实施例中的下述任一示例中也用“*”表示无效。

由于FTL数据的数据量较大，可将FTL数据存储在Nand-Flash阵列中，在需要FTL数据时再从Nand-Flash阵列中读取，以达到节省系统随机存储器(Random Access Memory，RAM)资源的目的。FTL数据可以对写入或更新的数据进行意外掉电保护。

在Nand-Flash芯片中，当空闲页少于一定数量时，会激发垃圾回收(GarbageCollection，GC)机制，将无效的页回收，并以块为单位进行擦除。

GC是指将Nand-Flash芯片的一个脏块中的有效页的数据复制到另一个空白块(即未存储有数据的块)中，然后将这个脏块中存储的数据擦除。

示例性的，结合图3所述的示例，如图4所示，块1中page 0的物理地址为n，page 1的物理地址为n+1，存储设备在page 0上写入数据A，接着在page 1写入数据B。然后，存储设备中page 0的数据A被更新为A＇，存储设备中的SSD控制器并不会用A＇将A覆盖，而是在物理地址为n+2的页上写如数据A＇，并将page 0标记为“无效”。经过多次这样的操作后，块1包括多个有效页和多个无效页。当块1中的空闲页少于第一预设阈值，且需要将数据Q写入到块1中时，SSD控制器将块1中所有有效页的数据复制到空闲块2中，再擦除块1中存储的数据。

此外，当Nand-Flash芯片中的空白块的数量少于一定数量时，也会激发GC机制。SSD控制器按照预设规则，获取一定数量的脏块，并将每个脏块的有效页的数据合并、复制到另一个空白块中，然后将获取到的脏块中存储的数据擦除，以生成空白块，供后续使用。

示例性的，如图5所示，块1中的有效数据包括A＇、C、D和B＇，无效数据包括*A和*B，块2中的有效数据包括F＇、P＇、M和Q，无效数据包括*F、*P。当Nand-Flash芯片中的空白块的数量少于第二预设阈值时，SSD控制器将块1和块2中的有效数据均复制到空白块3中，然后将块1和块2中的数据擦除。

SSD的物理存储空间包括数据空间和预留(Over-provisioning，OP)空间。这里，数据空间是指SSD内部用户可操作的，能够存放数据的存储空间。OP空间是指SSD内部存在的，由SSD控制器控制的，用户不可操作的隐藏空间。OP空间主要用于控制各种优化机制的擦偶偶，如垃圾回收、磨损均衡等。同理，SSD中每个Nand-Flash芯片的物理存储空间也包括数据空间和OP空间。

现有技术中，SSD的物理存储空间可用于写入存储设备处于正常供电阶段时请求写入的数据，也可用于写入存储设备处于掉电阶段时请求写入的数据。由于SSD的介质Nand-Flash芯片的读写特性为擦除后再写。当需要变更某一数据时，需要将新数据存储在空闲页，而将原来存储数据的页标记为“无效”。因此，在存储设备处于正常供电阶段时请求写入的数据和存储设备处于掉电阶段时请求写入的数据共享SSD的物理存储空间的场景中，SSD的性能波动较大。为此，通常增加存储设备中备电电源的容量或增加SSD的数量。但是，上述方法会导致成本较高或存储设备的设计复杂度较高。

针对上述问题，本申请实施例提供一种数据写入方法，应用于包括闪存装置的存储设备，这里，闪存装置包括用于存储存储设备处于掉电阶段时写入的数据的第一物理存储空间。这样，当存储设备处于掉电阶段时，该闪存装置可将掉电阶段请求写入的数据写入到第一物理存储空间中。由于第一物理存储空间为掉电阶段专用的，因此，在存储设备处于正常供电阶段时，闪存装置不会将正常供电阶段请求写入的数据写入到第一物理存储空间中，有效的保证了存储设备在掉电阶段将内存中的数据全部写入闪存装置中，降低了闪存装置的性能波动，同时有效的降低了成本和存储设备的设计复杂度。

结合上述描述可知，本申请实施例提供的数据写入方法可应用于存储设备。如图6所述，该存储设备包括处理器60、内存61、闪存装置62以及电源63。处理器60、内存61、闪存装置62以及电源63通过系统总线连接。其中，内存61以及闪存装置62可以集成在同一设备，也可以独立设置，本申请实施例对此不作具体限定。

处理器60可以包括至少一个CPU，每一个CPU可以是一个单核处理器(single-CPU)，也可以是一个多核处理器(multi-CPU)。多个处理器内核可以分时，也可以同时占用存储内存61中的内存块。为了便于描述，后续内容均以一个处理器包括一个处理器内核为例进行描述。

闪存装置62是以Flash颗粒为存储介质的存储装置，可以为SSD，还可能为其他存储器，本申请实施例对此不作具体限定。为了便于描述和理解，本申请实施例中以闪存装置62为SSD为例进行说明。其中，SSD的硬件结构可以参考上述图1以及上述图2，这里不再进行详细赘述。

本申请实施例中的闪存装置62的物理存储空间包括用于存储存储设备处于掉电阶段时请求写入的数据的第一物理存储空间，以及用于存储存储设备处于正常供电阶段时请求写入的数据的第二物理存储空间，这样，闪存装置62可在不同物理存储空间存储正常供电阶段请求写入的数据和掉电阶段请求写入的数据，有效的提高了闪存装置的性能。

该存储设备安装有操作系统以及其他应用程序。处理器60可以向闪存装置62发送输入输出(I/O)请求。例如，向闪存装置62发送写数据请求，使得闪存装置62将写数据请求中携带的待写入数据写入该闪存装置62的Nand-Flash阵列中。需要说明的是，在本申请实施例中I/O请求可以是写数据请求或者读数据请求。

电源63包括正常供电电源和备用电源。正常供电电源和备用电源可以集成在同一设备，也可以独立设备。电源63为处理器60、内存61以及闪存装置62提供电源，用于保证其正常运行。可选的，电源63可以为电容，也可以为镍氢电池，还可以为其他能够为处理器60、内存61以及闪存装置62提供电源的电池，本申请实施例对此不作具体限定。

图7示出了本申请实施例提供的数据写入方法，该数据写入方法可以应用于上述图6所示的存储设备，该存储设备包括闪存装置，该闪存装置以图1所示的SSD为例进行说明。如图7所示，本申请实施例提供的数据写入方法包括：

S700、在存储设备确定其内部的各个部件为正常运行状态后，SSD控制器根据预设的物理空间配置表，将SSD的物理存储空间划分为第一物理存储空间和第二物理存储空间。

存储设备在接通电源后，对该存储设备内部的各个部件进行检查。一般将这一过程称为上电自检(Power-On-Self-Test，POST)。

上电自检是存储设备中基本输入输出系统(Basic Input Output System，BIOS)功能的一个主要部分。它负责完成对CPU、主板、内存、软硬盘子系统、显示子系统(包括显示缓存)、串并行接口、键盘、光驱等的检测，主要检查硬件的好坏。BIOS为一组固化到存储设备内主板上一个ROM芯片上的程序，它保存着存储设备最重要的基本输入输出的程序、开机后自检程序和系统自启动程序。

在存储设备确定其内部的各个部件为正常运行状态后，SSD控制器根据预设的物理空间配置表，将SSD的物理存储空间划分为第一物理存储空间和第二物理存储空间。

其中，第一物理存储空间用于存储存储设备处于掉电阶段时写入的数据，第二物理存储空间用于存储存储设备处于正常供电阶段时写入的数据。

可选的，SSD控制器将其物理存储空间划分为第一物理存储空间和第二物理存储空间后，可对第一物理存储空间和第二物理存储空间分别做相应标识，以便于区分第一物理存储空间和第二物理存储空间。

从上述图1和上述图2可知，SSD的物理存储空间由Nand-Flash阵列提供，Nand-Flash阵列有若干个Nand-Flash芯片组成。每个Nand-Flash芯片均包括多个晶元，每个晶元包括2048个块，每个块由256个页组成。SSD控制器将SSD的物理存储空间划分为第一物理存储空间和第二物理存储空间，相应的，SSD将每个Nand-Flash芯片提供的存储空间划分为两部分，一部分用于存储在存储设备处于正常供电阶段时请求在该Nand-Flash芯片写入的数据，另一部分用于存储在存储设备处于掉电阶段时请求在该Nand-Flash芯片写入的数据。

此外，结合上述描述可知，SSD的物理存储空间包括数据空间和OP空间，每个Nand-Flash芯片的物理存储空间也包括数据空间和OP空间。相应的，本申请实施例中的第一物理存储空间也包括数据空间和OP空间，第二物理存储空间也包括数据空间和OP空间。图8为本申请实施例中包括第一物理存储空间和第二物理存储空间的SSD结构示意图。如图8所示，第一物理存储空间的数据空间称为第一数据空间，将第一物理存储空间的OP空间称为第一OP空间，将第二物理存储空间的数据空间称为第二数据空间，将第二物理存储空间的OP空间称为第二OP空间。相应的，每个Nand-Flash芯片提供的存储空间划分为两部分，每部分均包括数据空间和OP空间。

S701、SSD控制器根据预设优先级配置信息配置第一物理存储空间的数据读写性能的优先级和第二物理存储空间的数据读写性能的优先级。

可选的，预设优先级配置信息可以为：在掉电阶段写入数据的性能最高，需要优先保证这一部分数据的存储空间，因此将存储存储设备处于掉电阶段时请求写入的数据的存储空间的数据读写性能的优先级设置为高优先级。

结合上述预设优先级配置信息，闪存装置配置第一物理存储空间的数据读写性能的优先级和第二物理存储空间的数据读写性能的优先级。由于第一物理存储空间为专门用于存储存储设备处于掉电阶段时请求写入的数据，因此，第一物理存储空间的数据读写性能的优先级高于第二物理存储空间的数据读写性能的优先级。

S702、SSD控制器为第一物理存储空间和第二物理存储空间配置GC规则。

本申请实施例中的GC规则可以为自动GC和手动GC。自动GC是指无需存储设备的上层软件干预，SSD控制器即可完成垃圾回收。手动GC是指需要存储设备的上层软件下发垃圾回收命令，响应于该垃圾回收命令，SSD控制器完成垃圾回收。

可选的，第一物理存储空间中的所有物理地址对应的GC规则相同，第二物理存储空间的所有物理地址对应的GC规则相同，且第一物理存储空间配置的GC规则与第二物理存储空间配置的GC规则不同。

可选的，第一物理存储空间中部分物理地址对应的GC规则相同，第二物理存储空间中部分物理地址对应的GC规则相同。

S703、当存储设备处于正常供电阶段时，存储设备中处理器向SSD控制器发送第二写数据请求，用于请求在第二LBA写入第二目标数据。

第二LBA是处理器所能访问的地址，该处理器可运行存储设备中的任一应用。

S704、响应第二写数据请求，SSD控制器根据第二预设地址映射关系确定与第二LBA对应的第二PBA。

由于第二写数据请求为存储设备处于正常供电阶段时接收到的，因此，SSD控制器根据第二预设地址映射关系在第二物理存储空间中确定第二PBA，该第二PBA未存储数据。

这里，第二预设地址映射关系为FTL数据。

S705、SSD控制器在第二PBA中写入第二目标数据。

SSD控制器将第二目标数据写入第二PBA指示的block的多个page中。

在存储设备的正常供电电源突然断电后，本申请实施例提供的数据写入方法还包括：

S706、存储设备中处理器向SSD控制器发送第一写数据请求，用于请求在第一LBA写入第一目标数据。

第一LBA是处理器所能访问的地址，该处理器可运行存储设备中的任一应用。

S707、响应第一写数据请求，SSD控制器根据第一预设地址映射关系确定与第一LBA对应的第一PBA。

由于第一写数据请求为存储设备处于掉电阶段时接收到的，因此，SSD控制器根据第一预设地址映射关系在第一物理存储空间中确定第一PBA，该第一PBA未存储数据。

这里，第一预设地址映射关系为FTL数据。

可选的，本申请实施例中的SSD可以将第一预设地址映射关系和第二预设地址映射关系独立存储，也可以将第一预设地址映射关系和第二预设地址映射关系合并在一起存储，本申请实施例对此不作具体限定。

S708、SSD控制器在第二PBA中写入第二目标数据。

综上所述，本申请中的闪存装置包括第一物理存储空间和第二物理存储空间，第一物理存储空间用于存储存储设备处于掉电阶段时写入的数据，第二物理存储空间用于存储存储设备处于正常供电阶段时写入的数据，这样，闪存装置可在不同物理存储空间存储正常供电阶段请求写入的数据和掉电阶段请求写入的数据，有效的提高了闪存装置的性能。本申请实施例提供的数据写入方法并未增加存储设备中备电电源的容量，也未增加存储设备中闪存装置的数量，有效的降低了成本和存储设备的设计复杂度。

此外，从图7示出的流程可以看出，SSD控制器还为第一物理存储空间和第二物理存储空间配置了GC规则，这样SSD控制器可根据实际需求完成垃圾回收，有效的保证了SSD的性能。

需要说明的是，本申请实施例提供的数据写入方法还适用于多个虚拟机与一个闪存装置通信的场景。在这种场景中，闪存装置的物理存储空间可划分为多部分，每个虚拟机金科访问一部分，这样，有效的保证了闪存装置的性能。具体可参考上述描述，这里不再对此进行详细描述。

本申请实施例提供一种闪存装置，该闪存装置用于执行以上内存管理方法中的闪存装置所执行的步骤。本申请实施例提供的闪存装置可以包括相应步骤所对应的模块。

本申请实施例可以根据上述方法示例对闪存装置进行功能模块的划分，例如，可以对应各个功能划分各个功能模块，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本申请实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。

在采用对应各个功能划分各个功能模块的情况下，图9示出上述实施例中所涉及的闪存装置的一种可能的结构示意图。如图9所示，闪存装置900包括接收单元90、确定单元91和写单元92。

其中，上述接收单元90用于支持该闪存装置900执行S703、S706，和/或用于本文所描述的技术的其它过程。

上述确定单元91用于支持该闪存装置900执行上述实施例中的S704、S707，和/或用于本文所描述的技术的其它过程,。

上述写单元92用于支持该闪存装置900执行上述实施例中的S705、S708，和/或用于本文所描述的技术的其它过程。

进一步地，结合图9，如图10所示，上述闪存装置700还包括划分单元93，该划分单元93用于支持该闪存装置900执行S700，和/或用于本文所描述的技术的其它过程。

当然，本申请实施例提供的闪存装置700包括但不限于上述模块。例如闪存装置700还可以包括发送单元94和存储单元95。发送单元94用于与其他设备通信，和/或用于本文所描述的技术的其它过程。存储单元95可以用于存储该闪存装置的程序代码和数据。

需要说明的是，上述方法实施例涉及的各步骤的所有相关内容均可以援引到对应功能模块的功能描述，在此不再赘述。

在采用集成的单元的情况下，本申请实施例提供的闪存装置的结构示意图如图11所示。在图11中，闪存装置包括：处理模块110和通信模块111。处理模块110用于对闪存装置的动作进行控制管理，例如，执行上述确定单元91、写单元92、划分单元93执行的步骤，和/或用于执行本文所描述的技术的其它过程。通信模块111用于支持闪存装置与其他设备之间的交互，例如，执行上述接收单元90和发送单元94执行的步骤。如图11所示，闪存装置还可以包括存储模块112，存储模块112用于存储闪存装置的程序代码和数据，例如存储上述存储单元95所保存的内容。

本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有指令，当其在闪存装置上运行时，使得闪存装置执行上述数据写入方法实施例所示的方法流程中闪存装置执行的各个步骤。

在上述实施例中，可以全部或部分的通过软件，硬件，固件或者其任意组合来实现。当使用软件程序实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式出现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。该可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘，硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个装置，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是一个物理单元或多个物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个不同地方。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种数据写入方法，应用于包括闪存装置的存储设备，其特征在于，所述闪存装置包括第一物理存储空间，所述第一物理存储空间用于存储所述存储设备处于掉电阶段时写入的数据；

所述数据写入方法包括：

当所述存储设备处于掉电阶段时，所述闪存装置接收第一写数据请求，所述第一写数据请求用于请求在第一逻辑块地址LBA写入第一目标数据；

响应所述第一写数据请求，所述闪存装置根据第一预设地址映射关系确定与所述第一LBA对应的第一PBA，所述第一PBA归属于所述第一物理存储空间，且所述第一PBA未存储数据；

所述闪存装置在所述第一PBA中写入所述第一目标数据。

2.根据权利要求1所述的数据写入方法，其特征在于，所述闪存装置还包括第二物理存储空间，所述第二物理存储空间用于存储所述存储设备处于正常供电阶段时写入的数据；

所述数据写入方法还包括：

当所述存储设备处于正常供电阶段时，所述闪存装置接收第二写数据请求，所述第二写数据请求用于请求在第二LBA写入第二目标数据；

响应所述第二写数据请求，所述闪存装置根据第二预设地址映射关系确定与所述第二LBA对应的第二PBA，所述第二PBA归属于所述第二物理存储空间，且所述第二PBA未存储数据；

所述闪存装置在所述第二PBA中写入所述第二目标数据。

3.根据权利要求2所述的数据写入方法，其特征在于，

所述闪存装置预先配置有所述第一物理存储空间的数据读写性能的优先级和所述第二物理存储空间的数据读写性能的优先级，且所述第一物理存储空间的数据读写性能的优先级高于所述第二物理存储空间的数据读写性能的优先级。

4.根据权利要求2或3所述的数据写入方法，其特征在于，所述数据写入方法还包括：

当所述存储设备上电后，所述闪存装置根据预设的物理空间配置表，将所述闪存装置的物理存储空间划分为所述第一物理存储空间和所述第二物理存储空间。

5.一种闪存装置，其特征在于，所述闪存装置包括第一物理存储空间，所述第一物理存储空间用于存储存储设备处于掉电阶段时写入的数据；所述闪存装置包括：

接收单元，用于当所述存储设备处于掉电阶段时，接收第一写数据请求，所述第一写数据请求用于请求在第一逻辑块地址LBA写入第一目标数据；

确定单元，用于响应所述接收单元接收到的所述第一写数据请求，根据第一预设地址映射关系确定与所述第一LBA对应的第一PBA，所述第一PBA归属于所述第一物理存储空间，且所述第一PBA未存储数据；

写单元，用于在所述确定单元确定出的所述第一PBA中写入所述第一目标数据。

6.根据权利要求5所述的闪存装置，其特征在于，所述闪存装置还包括第二物理存储空间，所述第二物理存储空间用于存储所述存储设备处于正常供电阶段时写入的数据；

所述接收单元，还用于当所述存储设备处于正常供电阶段时，接收第二写数据请求，所述第二写数据请求用于请求在第二LBA写入第二目标数据；

所述确定单元，还用于响应所述接收单元接收到的所述第二写数据请求，根据第二预设地址映射关系确定与所述第二LBA对应的第二PBA，所述第二PBA归属于所述第二物理存储空间，且所述第二PBA未存储数据；

所述写单元，还用于在所述确定单元确定出的所述第二PBA中写入所述第二目标数据。

7.根据权利要求6所述的闪存装置，其特征在于，

所述闪存装置预先配置有所述第一物理存储空间的数据读写性能的优先级和所述第二物理存储空间的数据读写性能的优先级，且所述第一物理存储空间的数据读写性能的优先级高于所述第二物理存储空间的数据读写性能的优先级。

8.根据权利要求6或7所述的闪存装置，其特征在于，所述闪存装置还包括划分单元；

所述划分单元，用于当所述存储设备上电后，根据预设的物理空间配置表，将所述闪存装置的物理存储空间划分为所述第一物理存储空间和所述第二物理存储空间。

9.一种闪存装置，其特征在于，所述闪存装置包括：一个或多个处理器、存储介质和通信接口；

所述存储介质、所述通信接口与所述一个或多个处理器连接；所述闪存装置通过所述通信接口与其他设备通信，所述存储器用于存储计算机程序代码，所述计算机程序代码包括指令，当所述一个或多个处理器执行所述指令时，所述闪存装置执行如权利要求1-4中任意一项所述的数据写入方法。

10.一种存储设备，其特征在于，所述存储设备包括如上述权利要求9所述的闪存装置、至少一个处理器以及内存，其中，所述闪存装置、所述至少一个处理器以及所述内存之间互相连接。

11.一种包含指令的计算机程序产品，其特征在于，当所述计算机程序产品在闪存装置上运行时，使得所述闪存装置执行如权利要求1-4中任意一项所述的数据写入方法。

12.一种计算机可读存储介质，包括指令，其特征在于，当所述指令在闪存装置上运行时，使得所述闪存装置执行如权利要求1-4中任意一项所述的数据写入方法。