CN109325373A - 一种元数据的保存方法、装置、设备及可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种元数据的保存方法，包括：当固态硬盘由未通电状态转换为通电状态时，从FLASH中读取目标元数据，并存储至RAM；检测是否接收到固态硬盘的主机发送的使能命令；若是，则在RAM中修改目标元数据；其中，使能命令为主机命令固态硬盘进入运行状态的命令。该方法在从FLASH中读取目标元数据并存储至RAM后，不急于修改保存目标元数据，而是检测是否接收到主机发送的使能命令；当接收到该使能命令时，表明当前存在读或写操作，此时修改目标元数据并保存，从而可避免无谓的修改保存元数据，提高了元数据的稳定性。相应地，本发明公开的一种元数据的保存装置、设备及可读存储介质，也同样具有上述技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及数据存储技术领域，更具体地说，涉及一种元数据的保存方法、装置、设备及可读存储介质。
背景技术
固态硬盘SSD(Solid State Drives)又称固盘，是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，其中包括FLASH和RAM；FLASH为非易失性存储介质，固态硬盘掉电后其上存储的数据不丢失，其由多个数据块组成，每个数据块预先设置有相应的存储空间；RAM为易失性存储介质，一般为SRAM或者DRAM，固态硬盘掉电后其上存储的数据丢失。
一般情况下，固态硬盘在上电后，会在FLASH中选择待操作的数据块，并读取该数据块的元数据至RAM，并在RAM中修改此元数据并保存，以进入运行状态，使读或写操作在该数据块上执行。但是，固态硬盘在上电后，并非一定存在读或写操作，因此在固态硬盘上电后立即读取、修改并保存修改后的数据块的元数据，此操作可能毫无意义；若修改、保存了数据块的元数据后，固态硬盘一直处于等待状态，则会降低数据块的元数据的稳定性。
因此，如何提高元数据的稳定性，是本领域技术人员需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种元数据的保存方法、装置、设备及可读存储介质，以提高元数据的稳定性。
为实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：
一种元数据的保存方法，包括：
当固态硬盘由未通电状态转换为通电状态时，从FLASH中读取目标元数据，并存储至RAM；
检测是否接收到所述固态硬盘的主机发送的使能命令；
若是，则在所述RAM中修改所述目标元数据并保存；
其中，所述使能命令为所述主机命令所述固态硬盘进入运行状态的命令。
其中，在所述RAM中修改所述目标元数据并保存之后，还包括：
发送所述固态硬盘已进入运行状态的消息至所述主机。
其中，还包括：
当接收到所述主机发送的关机命令时，将所述RAM中的用户数据存储至所述FLASH。
其中，所述将所述RAM中的用户数据存储至所述FLASH之后，还包括：
将所述用户数据对应的元数据存储至所述FLASH，并发送所述用户数据对应的元数据已存储至所述FLASH的消息至所述主机。
其中，还包括：
当固态硬盘由通电状态转换为未通电状态后，切换至电容供电状态；
检测所述FLASH中是否存在所述RAM中的用户数据，以及所述用户数据对应的元数据；
若否，则将所述RAM中的用户数据，以及所述用户数据对应的元数据迁移至所述FLASH。
一种元数据的保存装置，包括：
读取模块，用于当固态硬盘由未通电状态转换为通电状态时，从FLASH中读取目标元数据，并存储至RAM；
检测模块，用于检测是否接收到所述固态硬盘的主机发送的使能命令；
修改模块，用于当接收到所述固态硬盘的主机发送的使能命令时，在所述RAM中修改所述目标元数据并保存；
其中，所述使能命令为所述主机命令所述固态硬盘进入运行状态的命令。
其中，还包括：
接收模块，用于当接收到所述主机发送的关机命令时，将所述RAM中的用户数据存储至所述FLASH。
其中，还包括：
存储模块，用于将所述用户数据对应的元数据存储至所述FLASH，并发送所述用户数据对应的元数据已存储至所述FLASH的消息至所述主机。
一种元数据的保存设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述任意一项所述的元数据的保存方法的步骤。
一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意一项所述的元数据的保存方法的步骤。
通过以上方案可知，本发明实施例提供的一种元数据的保存方法，包括：当固态硬盘由未通电状态转换为通电状态时，从FLASH中读取目标元数据，并存储至RAM；检测是否接收到所述固态硬盘的主机发送的使能命令；若是，则在所述RAM中修改所述目标元数据并保存；其中，所述使能命令为所述主机命令所述固态硬盘进入运行状态的命令。
可见，为了避免无谓地修改元数据并保存，上述方法在固态硬盘由未通电状态转换为通电状态时，从FLASH中读取目标元数据，并存储至RAM，此时检测是否接收到固态硬盘的主机发送的使能命令；当接收到该使能命令时，表明当前存在读或写操作，此时则在RAM中修改目标元数据并保存，以使固态硬盘进入运行状态，从而可避免在修改了数据块的元数据后，固态硬盘一直处于等待状态。其中，当接收到该使能命令时，再修改数据块的元数据，那么便可直接进行读或写操作，从而可提高元数据的稳定性。
相应地，本发明实施例提供的一种元数据的保存装置、设备及可读存储介质，也同样具有上述技术效果。
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为本发明实施例公开的一种元数据的保存方法流程图；
图2为本发明实施例公开的另一种元数据的保存方法流程图；
图3为本发明实施例公开的一种元数据的保存装置示意图；
图4为本发明实施例公开的一种元数据的保存设备示意图。
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元数据的保存方法、装置、设备及可读存储介质，以提高元数据的稳定性。
参见图1，本发明实施例提供的一种元数据的保存方法，包括：
S101、当固态硬盘由未通电状态转换为通电状态时，从FLASH中读取目标元数据，并存储至RAM；
S102、检测是否接收到固态硬盘的主机发送的使能命令；若是，则执行S103；若否，则无操作；
S103、在RAM中修改目标元数据并保存。
当固态硬盘由未通电状态转换为通电状态，即固态硬盘上电时，从FLASH中读取目标元数据，并存储至RAM；其中，目标元数据为FLASH中的数据块的元数据。当固态硬盘上电时，需要为读或写操作准备相应的数据块，当确定数据块时，需要将该数据块的元数据从FLASH读取至RAM进行相应修改，以备读或写操作的执行。
当读取目标元数据至RAM后，检测是否接收到固态硬盘的主机发送的使能命令。该使能命令为主机命令固态硬盘进入运行状态的命令，主机发送该使能命令的目的是，通知固态硬盘当前需要执行读或写操作了。因此当接收到固态硬盘的主机发送的使能命令时，在RAM中修改目标元数据并保存，以备读或写操作的执行。
当执行完所述从FLASH中读取目标元数据，并存储至RAM的步骤后，则认为固态硬盘已进入等待运行状态。因此，若固态硬盘仅接收到使能命令，但未进入等待运行状态，则等待执行完所述从FLASH中读取目标元数据，并存储至RAM的步骤后，再修改RAM中的目标元数据并保存。因此，当固态硬盘进入等待运行状态，并且接收到主机发送的使能命令时，才修改RAM中的目标元数据并保存，以便读或写操作的执行。
可见，本实施例提供了一种元数据的保存方法，为了避免无谓地修改元数据并保存，上述方法在固态硬盘由未通电状态转换为通电状态时，从FLASH中读取目标元数据，并存储至RAM，此时检测是否接收到固态硬盘的主机发送的使能命令；当接收到该使能命令时，表明当前存在读或写操作，此时则在RAM中修改目标元数据，以使固态硬盘进入运行状态，从而可避免在修改了数据块的元数据后，固态硬盘一直处于等待状态。其中，当接收到该使能命令时，再修改数据块的元数据，那么便可直接进行读或写操作，从而可提高元数据的稳定性。
本发明实施例公开了另一种元数据的保存方法，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2，本发明实施例提供的另一种元数据的保存方法，包括：
S201、当固态硬盘由未通电状态转换为通电状态时，从FLASH中读取目标元数据，并存储至RAM；
S202、检测是否接收到固态硬盘的主机发送的使能命令；若是，则执行S203；若否，则无操作；
S203、在RAM中修改目标元数据并保存，并执行S204；
S204、发送固态硬盘已进入运行状态的消息至主机。
其中，使能命令为主机命令固态硬盘进入运行状态的命令。
具体的，可通过固态硬盘的控制寄存器检测是否接收到使能命令。主机发送使能命令后，需要等待固态硬盘的应答消息，该应答消息即为固态硬盘已进入运行状态的消息。其中，等待时间一般设置为120秒，当超过120秒主机仍未接收到应答消息时，则认为当前固态硬盘使能失败，便重新选择固态硬盘进行操作。当然，等待时间的长短可以根据实际情况灵活设定。
可见，本实施例提供了另一种元数据的保存方法，为了避免无谓地修改元数据并保存，上述方法在固态硬盘由未通电状态转换为通电状态时，从FLASH中读取目标元数据，并存储至RAM，此时检测是否接收到固态硬盘的主机发送的使能命令；当接收到该使能命令时，表明当前存在读或写操作，此时则在RAM中修改目标元数据，以使固态硬盘进入运行状态，从而可避免在修改了数据块的元数据后，固态硬盘一直处于等待状态。其中，当接收到该使能命令时，再修改数据块的元数据，那么便可直接进行读或写操作，从而可提高元数据的稳定性。
基于上述任意实施例，可按照下述方式实施本说明书提供的方法。
(1)固态硬盘上电，从FLASH中读取出元数据至RAM；
(2)固态硬盘整理RAM中的元数据，做必要的恢复工作，完成后固态硬盘进入等待状态；
(3)固态硬盘检查控制寄存器是否已经收到主机的使能命令；如果没收到，则不做动作；如果已经收到了主机的使能命令，则跳转到第6步；
(4)主机通过控制寄存器向固态硬盘发送使能命令，并等待固态硬盘的响应，一般等待时间为120秒，超时后放弃本次等待，认为固态硬盘使能失败；
(5)固态硬盘在收到主机的使能命令后，检查自身是否已处于等待状态，如果是，则执行下一步，否则不做动作；
(6)固态硬盘只有进入了等待状态，并且控制寄存器收到了主机的使能命令后才会执行这一步，二者缺一不可；固态硬盘修改相关元数据并保存，并申请运行状态必须的各种资源，如FLASH可写块等，所有资源齐备之后进入运行状态；
(7)固态硬盘在进入运行状态后，通过状态寄存器通知主机这一事件，主机结束等待，继续执行其他部分。
下面对本发明实施例提供的一种元数据的保存装置进行介绍，下文描述的一种元数据的保存装置与上文描述的一种元数据的保存方法可以相互参照。
参见图3，本发明实施例提供的一种元数据的保存装置，包括：
读取模块301，用于当固态硬盘由未通电状态转换为通电状态时，从FLASH中读取目标元数据，并存储至RAM；
检测模块302，用于检测是否接收到所述固态硬盘的主机发送的使能命令；
修改模块303，用于当接收到所述固态硬盘的主机发送的使能命令时，在所述RAM中修改所述目标元数据并保存；
其中，所述使能命令为所述主机命令所述固态硬盘进入运行状态的命令。
其中，还包括：
接收模块，用于当接收到所述主机发送的关机命令时，将所述RAM中的用户数据存储至所述FLASH。
其中，还包括：
存储模块，用于将所述用户数据对应的元数据存储至所述FLASH，并发送所述用户数据对应的元数据已存储至所述FLASH的消息至所述主机。
其中，还包括：
切换模块，用于当固态硬盘由通电状态转换为未通电状态后，切换至电容供电状态；
检测模块，用于检测所述FLASH中是否存在所述RAM中的用户数据，以及所述用户数据对应的元数据；
迁移模块，用于当所述FLASH中不存在所述RAM中的用户数据，以及所述用户数据对应的元数据时，将所述RAM中的用户数据，以及所述用户数据对应的元数据迁移至所述FLASH。
可见，本实施例提供了一种元数据的保存装置，包括：读取模块、检测模块以及修改模块。当固态硬盘由未通电状态转换为通电状态时，首先由读取模块从FLASH中读取目标元数据，并存储至RAM；进而检测模块检测是否接收到所述固态硬盘的主机发送的使能命令；当接收到所述固态硬盘的主机发送的使能命令时，修改模块在所述RAM中修改所述目标元数据并保存。如此各个模块之间分工合作，各司其职，从而可提高元数据的稳定性。
下面对本发明实施例提供的一种元数据的保存设备进行介绍，下文描述的一种元数据的保存设备与上文描述的一种元数据的保存方法及装置可以相互参照。
参见图4，本发明实施例提供的一种元数据的保存设备，包括：
存储器401，用于存储计算机程序；
处理器402，用于执行所述计算机程序时实现上述任意实施例所述的元数据的保存方法的步骤。
下面对本发明实施例提供的一种可读存储介质进行介绍，下文描述的一种可读存储介质与上文描述的一种元数据的保存方法、装置及设备可以相互参照。
一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任意实施例所述的元数据的保存方法的步骤。
为防止固态硬盘的主机掉电时RAM上的数据丢失，一般在固态硬盘上设置电容，当固态硬盘掉电时，利用电容放电，在电容放电的这段时间内，将RAM中的数据写入FLASH中。但是，电容放电的时间很短，一般为十几毫秒，要保证在有限时间内把RAM中数据写入FLASH，RAM中的数据量就不能太大。
需要说明的是，主机掉电一般分为三种情况。第一种：主机正常关机，即不带IO的正常关机，简称为CPC(Clean Power Cycle)；第二种：主机正常工作时的异常掉电，即为带IO的异常掉电，简称为DPC(Dirty Power Cycle)；第三种：主机未工作时的异常掉电，即为不带IO的异常掉电，简称为APC(Abrupt Power Cycle)。针对以上三种情况，固态硬盘上均可以利用电容放电时间将RAM中的数据写入FLASH中，但是此种方式不仅局限于放电时间，还依赖电容的质量，因此存在较大的不可靠性。
其中，当主机正常关机时，一般会首先发送关机指令至固态硬盘，但是由于现有的固态硬盘不理会此关机指令，只能等到固态硬盘掉电后才启用电容放电保存RAM中的数据。需要说明的是，从固态硬盘接收到关机指令至固态硬盘实际掉电时，这段时间可以达两秒，因此，若利用这段时间保存RAM中的数据，从时间上来看，比电容放电的时间更充裕，并且不受电容质量的限制。针对DPC和APC，由于主机不发送关机命令，因此只能利用电容放电时间将RAM中的数据存储至FLASH，以保障RAM中的数据不丢失。
为了充分利用CPC状态下的关机时间保存元数据，以及该元数据对应的用户数据，当接收到所述主机发送的关机命令时，将所述RAM中的用户数据存储至所述FLASH。即：利用固态硬盘接收到关机命令和固态硬盘实际掉电之间的时间差，将RAM中的用户数据存储至所述FLASH，以避免用户数据丢失。其中，用户数据即为用户进行读写操作时留下的数据。
相应地，所述将所述RAM中的用户数据存储至所述FLASH之后，还包括：
将所述用户数据对应的元数据存储至所述FLASH，并发送所述用户数据对应的元数据已存储至所述FLASH的消息至所述主机。
用户数据必然对应存在其元数据，因此将所述RAM中的用户数据存储至所述FLASH之后，将用户数据对应的元数据存储至所述FLASH。如果时间充裕，还可以发送所述用户数据对应的元数据已存储至所述FLASH的消息至所述主机；如果时间不够充裕，则无需发送此消息。
在CPC状态下关机后保存元数据的步骤还包括：
当固态硬盘由通电状态转换为未通电状态后，切换至电容供电状态；
检测所述FLASH中是否存在所述RAM中的用户数据，以及所述用户数据对应的元数据；
若否，则将所述RAM中的用户数据，以及所述用户数据对应的元数据迁移至所述FLASH。
具体的，当在CPC状态下关机，并利用固态硬盘接收到关机命令和固态硬盘实际掉电之间的时间差，将RAM中的数据存储至FLASH后，为了保证RAM中的数据全部已存储至FLASH，还包括：检测所述FLASH中是否存在所述RAM中的用户数据，以及所述用户数据对应的元数据；若否，则将所述RAM中的用户数据，以及所述用户数据对应的元数据迁移至所述FLASH。当然，在DPC和APC关机状态下，也可以执行上述步骤，以避免数据丢失。
为了充分利用CPC状态下的关机时间保存元数据，可按照下述方式进行实施。
(1)主机通过控制寄存器向固态硬盘发送关机命令，并等待固态硬盘的响应，一般等待时间为两秒，超时后放弃本次等待，继续执行其他部分；
(2)固态硬盘在收到关机命令后，首先立刻停止接收新的读写请求，然后处理完已经接收到的读写请求，将RAM中的用户数据写到FLASH；
(3)固态硬盘在完成对所有用户数据的保存后，也就没有了对元数据的修改需求，这时会把元数据写到FLASH，写完后进入等待状态；
(4)固态硬盘在进入等待状态后，通过状态寄存器通知主机这一事件，主机结束等待，继续执行其他部分。
(5)主机完成关机后，整机掉电，固态硬盘检测到电压变化，切换到电容供电，由于已将RAM中的数据写到了FLASH中，故而此处可以不做操作；为了进一步保全数据，可以检测RAM中的数据是否已全部写入FLASH中，若存在遗漏的数据，则立即将遗漏的数据写入FLASH中。
本说明书中各个实施例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部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种元数据的保存方法，其特征在于，包括：
当固态硬盘由未通电状态转换为通电状态时，从FLASH中读取目标元数据，并存储至RAM；
检测是否接收到所述固态硬盘的主机发送的使能命令；
若是，则在所述RAM中修改所述目标元数据并保存；
其中，所述使能命令为所述主机命令所述固态硬盘进入运行状态的命令。
2.根据权利要求1所述的元数据的保存方法，其特征在于，在所述RAM中修改所述目标元数据并保存之后，还包括：
发送所述固态硬盘已进入运行状态的消息至所述主机。
3.根据权利要求1所述的元数据的保存方法，其特征在于，还包括：
当接收到所述主机发送的关机命令时，将所述RAM中的用户数据存储至所述FLASH。
4.根据权利要求3所述的元数据的保存方法，其特征在于，所述将所述RAM中的用户数据存储至所述FLASH之后，还包括：
将所述用户数据对应的元数据存储至所述FLASH，并发送所述用户数据对应的元数据已存储至所述FLASH的消息至所述主机。
5.根据权利要求4所述的元数据的保存方法，其特征在于，还包括：
当固态硬盘由通电状态转换为未通电状态后，切换至电容供电状态；
检测所述FLASH中是否存在所述RAM中的用户数据，以及所述用户数据对应的元数据；
若否，则将所述RAM中的用户数据，以及所述用户数据对应的元数据迁移至所述FLASH。
6.一种元数据的保存装置，其特征在于，包括：
读取模块，用于当固态硬盘由未通电状态转换为通电状态时，从FLASH中读取目标元数据，并存储至RAM；
检测模块，用于检测是否接收到所述固态硬盘的主机发送的使能命令；
修改模块，用于当接收到所述固态硬盘的主机发送的使能命令时，在所述RAM中修改所述目标元数据并保存；
其中，所述使能命令为所述主机命令所述固态硬盘进入运行状态的命令。
7.根据权利要求6所述的元数据的保存装置，其特征在于，还包括：
接收模块，用于当接收到所述主机发送的关机命令时，将所述RAM中的用户数据存储至所述FLASH。
8.根据权利要求7所述的元数据的保存装置，其特征在于，还包括：
存储模块，用于将所述用户数据对应的元数据存储至所述FLASH，并发送所述用户数据对应的元数据已存储至所述FLASH的消息至所述主机。
9.一种元数据的保存设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1-5任意一项所述的元数据的保存方法的步骤。
10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-5任意一项所述的元数据的保存方法的步骤。
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