CN109614052A - 一种数据巡检方法、装置和计算机可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种数据巡检方法、装置和计算机可读存储介质。判断数据块的错误bit数量是否大于或等于预设上限值；若是，则记录数据块的当前擦写次数，并判断数据块的当前擦写次数和预设存储空间中记录的上一次擦写次数的差值是否小于预设值；当差值小于预设值时，将该数据块标记为坏块。在数据块的错误bit数量大于或等于预设上限值，到将数据块标记为坏块中间增加一个缓冲的方式，降低了由于某次不稳定造成数据块错误bit数量上升，而将该数据块错误的标记为坏块的情况的发生。在保证数据安全的前提下，最大限度地利用固态硬盘的使用价值，提升了固态硬盘的资源利用率。同时减少了用户数据的搬移对用户IO性能的影响。

Description

一种数据巡检方法、装置和计算机可读存储介质
技术领域
本发明涉及计算机存储技术领域，特别是涉及一种数据巡检方法、装置和计算机可读存储介质。
背景技术
在大数据时代，海量数据的存储位于越来重要的地位，在CPU等计算部件速率越来越高的同时，数据的存储与读取速率一直为系统瓶颈。
目前随着NAND价格逐渐下降，固态硬盘的使用数量也逐年上升。不同于传统硬盘，固态硬盘的使用是有寿命的，随着擦写(Program/Erase，PE)次数的增加，到达一定的擦写次数，读出错的情况会随之增加。
目前广泛使用的NAND闪存类型为三层单元闪存(Triple Level Cell，TLC)，随着PE次数的增加，NAND cell存储数据的能力变弱，固态硬盘(Solid State Drives，SSD)系统需要在后台进行数据的巡检，在数据失效前将数据进行搬移。数据失效的判断标准是根据数据中错误位数来衡量，当错误位数到达一定数值时认为此NAND Block已到达生命末期，不可继续使用，需要标记成坏块。但此时的NAND Block可能只是偶尔的一次高错误位数，并非已完全不可用，如果直接标记坏块，会造成NAND资源的浪费。
可见，如何提升固态硬盘的资源利用率，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种数据巡检方法、装置和计算机可读存储介质，可以提升固态硬盘的资源利用率。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种数据巡检方法，包括：
判断数据块的错误bit数量是否大于或等于预设上限值；
若是，则记录所述数据块的当前擦写次数；
判断所述数据块的当前擦写次数和预设存储空间中记录的上一次擦写次数的差值是否小于预设值；
若是，则将所述数据块标记为坏块。
可选的，还包括：
当所述数据块的当前擦写次数和预设存储空间中记录的上一次擦写次数的差值大于或等于预设值时，将所述当前擦写次数替换上一次擦写次数存储至所述存储空间。
可选的，所述判断数据块的错误bit数量是否大于或等于预设上限值包括：
按照预设时间间隔，周期性获取所述数据块的错误bit数量；
每获取一次错误bit数量，则判断所述错误bit数量是否大于或等于预设上限值。
可选的，在将所述数据块标记为坏块之后还包括：
判断在预设时间内所述数据块中的数据是否完成迁移；
若否，则展示数据迁移的告警提示。
本发明实施例还提供了一种数据巡检装置，包括第一判断单元、记录单元、第二判断单元和标记单元；
所述第一判断单元，用于判断数据块的错误bit数量是否大于或等于预设上限值；若是，则触发所述记录单元；
所述记录单元，用于记录所述数据块的当前擦写次数；
所述第二判断单元，用于判断所述数据块的当前擦写次数和预设存储空间中记录的上一次擦写次数的差值是否小于预设值；若是，则触发所述标记单元；
所述标记单元，用于将所述数据块标记为坏块。
可选的，还包括替换单元；
所述替换单元，用于当所述数据块的当前擦写次数和预设存储空间中记录的上一次擦写次数的差值大于或等于预设值时，将所述当前擦写次数替换上一次擦写次数存储至所述存储空间。
可选的，所述第一判断单元具体用于按照预设时间间隔，周期性获取所述数据块的错误bit数量；每获取一次错误bit数量，则判断所述错误bit数量是否大于或等于预设上限值。
可选的，还包括第三判断单元和提示单元；
所述第三判断单元，用于在将所述数据块标记为坏块之后，判断在预设时间内所述数据块中的数据是否完成迁移；若否，则触发所述提示单元；
所述提示单元，用于展示数据迁移的告警提示。
本发明实施例还提供了一种数据巡检装置，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以实现如上述数据巡检方法的步骤。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机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数据巡检方法的步骤。
由上述技术方案可以看出，判断数据块的错误bit数量是否大于或等于预设上限值；当数据块的错误bit数量大于或等于预设上限值时，则说明该数据块可能是坏块，也可能是偶然出现较高的错误bit数量，此时可以记录数据块的当前擦写次数，并进一步判断数据块的当前擦写次数和预设存储空间中记录的上一次擦写次数的差值是否小于预设值；当差值小于预设值时，则说明该数据块已达到生命末期，此时可以将该数据块标记为坏块。在数据块的错误bit数量大于或等于预设上限值，到将数据块标记为坏块中间增加一个缓冲的方式，根据擦写次数的变化情况，进一步判断数据块是否已达到生命末期。降低了由于某次不稳定造成数据块错误bit数量上升，而将该数据块错误的标记为坏块的情况的发生。在保证数据安全的前提下，最大限度地利用固态硬盘的使用价值，提升了固态硬盘的资源利用率。同时减少了用户数据的搬移对用户IO性能的影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，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为本发明实施例提供的一种数据巡检方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种数据巡检装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种数据巡检装置的硬件结构示意图。
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，都属于本发明保护范围。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
接下来，详细介绍本发明实施例所提供的一种数据巡检方法。图1为本发明实施例提供的一种数据巡检方法的流程图，该方法包括：
S101：判断数据块的错误bit数量是否大于或等于预设上限值。
一个数据块(block)中包含有多个数据页(page)，在本发明实施例中，可以通过测试验证的方式，选取出最能够反映block运行性能的page作为巡检对象。各数据块的状态检测方式类似，在本发明实施中，均以一个数据块为例展开说明。
考虑到NAND的类型包括有单阶单元(Single-Level Cell，SLC)、双阶单元(Multi-Level Cell，MLC)和三阶单元(Trinary-Level Cell，TLC)这三种，针对于不同类型的block，选取的page的个数可以有所差异。为了便于介绍，在本发明实施例中，均以TLC类型的block为例展开说明，TLC包括有三层，在选取page时，可以从每一层中选取出至少一个page作为巡检对象。这样选取出的page能够兼顾NAND的整体运行性能。
目前NAND中每个Block中有256个字线(Word Line，WL)，在本发明实施例中，可以根据实验验证得出的测试结论，将Block的256个WL分成六部分：WL(0)-WL(31)、WL(32)-WL(79)、WL(80)-WL(191)、WL(192)-WL(223)、WL(224)-WL(251)和WL(252)-WL(255)。
对于每个部分可以预先选择4个WL进行读取，在每个WL中选择固定数量的Dataframe，并且所选的Data frame要同时包含TLC的Lower Page、Middle Page和Upper Page，这样选取出的page能够兼顾NAND的整体运行性能。通过获取预先选定好的数据块中的各WL的数据读写错误情况，可以得到数据块的错误bit数量。数据块的错误bit数量的具体计算方式可以参见现有技术，在此不再赘述。
在本发明实施例中，可以按照预设时间间隔，周期性获取数据块的错误bit数量；每获取一次错误bit数量，则判断错误bit数量是否大于或等于预设上限值。除此之外，也可以实时获取数据块的错误bit数量。
当数据块的错误bit数量大于或等于预设上限值时，则说明数据块可能已经达到生命末期，也即该数据块可能是坏块。在实际应用中，也可能会出现偶然的错误，导致数据块当前的错误bit数量大于或等于预设上限值。如果数据块只是偶尔的一次高错误bit数量，并非已完全不可用，此时若将数据块直接标记坏块，会造成NAND资源的浪费，因此，在本发明实施例中，当检测到数据块的错误bit数量大于或等于预设上限值时，则执行S102。
其中，预设上限值的取值可以依据实际需求进行设定，在此不做限定。
S102：记录数据块的当前擦写次数。
数据块的擦写次数反映了数据块的存储能力，当数据块的擦写次数越高时，则说明数据块的存储能力越差。在本发明实施例中，可以以数据块的擦写次数为依据，对数据块的存储能力进行评估，从而确定出数据块出现错误bit数量大于或等于预设上限值的原因。
S103：判断数据块的当前擦写次数和预设存储空间中记录的上一次擦写次数的差值是否小于预设值。
其中，预设值的取值可以依据实际需求进行设定，在此不做限定。
在本发明实施例中，可以预先设定一个存储空间用于记录数据块的擦写次数，当数据块出现错误bit数量大于或等于预设上限值的情况时，则可以向存储空间中记录数据块所对应的擦写次数。
数据块在较短的时间内执行的擦写次数较少，当数据块的当前擦写次数和上一次擦写次数的差值小于预设值时，则说明记录当前擦写次数的时间和记录上一次擦写次数的时间的间隔较短，即说明数据块在上一次出现错误bit数量大于或等于预设上限值的情况后，在较短的时间内又一次出现错误bit数量大于或等于预设上限值的情况。出现该种情况的原因往往是由于数据块已经达到了生命末期，从而导致错误bit数量大于或等于预设上限值，此时则可以执行S104。
S104：将数据块标记为坏块。
举例说明，假设将错误bit数量所对应的预设上限值设定为100，擦写次数的差值所对应的预设值设定为10次，表1所示为一个数据块的擦写次数和其相应的错误bit数量的对应关系列表。
擦写次数 错误bit数量
2000 100
2002 60
2100 70
4000 100
4005 105
表1
由表1可以看出，当数据块的擦写次数为2000次，此时数据块的错误bit数量为100，达到了预设上限值。当数据块的错误bit数量下一次大于或等于100时，此时数据块的当前擦写次数为4000，相应的，上一次数据块错误bit数量大于或等于预设上限值时的擦写次数2000，当前擦写次数4000与上一次擦写次数2000的差值为2000，差值大于预设值10，则说明数据块在擦写次数2000时的错误bit数量较高属于偶然错误。
当数据块的错误bit数量下一次大于或等于100时，此时数据块的当前擦写次数为4005，相应的，上一次数据块错误bit数量大于或等于预设上限值时的擦写次数4000，当前擦写次数4005与上一次擦写次数4000的差值为5，差值小于预设值10，则说明数据块的错误bit数量较高是由于数据块已经达到了生命末期，此时可以将该数据块标记为坏块。
由上述技术方案可以看出，判断数据块的错误bit数量是否大于或等于预设上限值；当数据块的错误bit数量大于或等于预设上限值时，则说明该数据块可能是坏块，也可能是偶然出现较高的错误bit数量，此时可以记录数据块的当前擦写次数，并进一步判断数据块的当前擦写次数和预设存储空间中记录的上一次擦写次数的差值是否小于预设值；当差值小于预设值时，则说明该数据块已达到生命末期，此时可以将该数据块标记为坏块。在数据块的错误bit数量大于或等于预设上限值，到将数据块标记为坏块中间增加一个缓冲的方式，根据擦写次数的变化情况，进一步判断数据块是否已达到生命末期。降低了由于某次不稳定造成数据块错误bit数量上升，而将该数据块错误的标记为坏块的情况的发生。在保证数据安全的前提下，最大限度地利用固态硬盘的使用价值，提升了固态硬盘的资源利用率。同时减少了用户数据的搬移对用户IO性能的影响。
在本发明实施例中，为了降低用于记录数据块擦写次数的存储空间所占用的内存资源，可以缩减存储空间的数据量，具体的，可以在存储空间中仅存储最新一次数据块的错误bit数量大于或等于预设上限值时数据块的擦写次数。
在具体实现中，可以当数据块的当前擦写次数和预设存储空间中记录的上一次擦写次数的差值大于或等于预设值时，将当前擦写次数替换上一次擦写次数存储至存储空间。
通过不断替换存储空间中记录的擦写次数，既减少了存储空间所占用的内存资源，又保证了存储空间中存储的是最新一次数据块的错误bit数量大于或等于预设上限值时数据块的擦写次数。
当数据块标记为坏块后，为了保证数据存储的安全性，需要将坏块中已经存储的数据迁移至正常数据块中。在本发明实施例中，可以对数据块的迁移进行检测，在将数据块标记为坏块之后，判断在预设时间内数据块中的数据是否完成迁移。
其中，预设时间的取值可以依据数据迁移所花费的时间设定，在此不做限定。
当预设时间内标记为坏块的数据块中的数据仍未完成迁移时，则可以展示数据迁移的告警提示。
告警提示的展示方式可以有多种，可以通过显示屏展示，也可以通过语音播报告警提示，在此不做限定。
通过对数据块的迁移情况进行检测，可以当坏块中数据未完成迁移时，及时通知管理人员进行处理，从而有效的降低数据在坏块中的存储时间，从而进一步提升存储系统数据的安全性。
图2为本发明实施例提供的一种数据巡检装置的结构示意图，装置包括第一判断单元21、记录单元21、第二判断单元23和标记单元24；
第一判断单元21，用于判断数据块的错误bit数量是否大于或等于预设上限值；若是，则触发记录单元；
记录单元22，用于记录数据块的当前擦写次数；
第二判断单元23，用于判断数据块的当前擦写次数和预设存储空间中记录的上一次擦写次数的差值是否小于预设值；若是，则触发标记单元；
标记单元24，用于将数据块标记为坏块。
可选的，还包括替换单元；
替换单元，用于当数据块的当前擦写次数和预设存储空间中记录的上一次擦写次数的差值大于或等于预设值时，将当前擦写次数替换上一次擦写次数存储至存储空间。
可选的，第一判断单元具体用于按照预设时间间隔，周期性获取数据块的错误bit数量；每获取一次错误bit数量，则判断错误bit数量是否大于或等于预设上限值。
可选的，还包括第三判断单元和提示单元；
第三判断单元，用于在将数据块标记为坏块之后，判断在预设时间内数据块中的数据是否完成迁移；若否，则触发提示单元；
提示单元，用于展示数据迁移的告警提示。
图2所对应实施例中特征的说明可以参见图1所对应实施例的相关说明，这里不再一一赘述。
由上述技术方案可以看出，判断数据块的错误bit数量是否大于或等于预设上限值；当数据块的错误bit数量大于或等于预设上限值时，则说明该数据块可能是坏块，也可能是偶然出现较高的错误bit数量，此时可以记录数据块的当前擦写次数，并进一步判断数据块的当前擦写次数和预设存储空间中记录的上一次擦写次数的差值是否小于预设值；当差值小于预设值时，则说明该数据块已达到生命末期，此时可以将该数据块标记为坏块。在数据块的错误bit数量大于或等于预设上限值，到将数据块标记为坏块中间增加一个缓冲的方式，根据擦写次数的变化情况，进一步判断数据块是否已达到生命末期。降低了由于某次不稳定造成数据块错误bit数量上升，而将该数据块错误的标记为坏块的情况的发生。在保证数据安全的前提下，最大限度地利用固态硬盘的使用价值，提升了固态硬盘的资源利用率。同时减少了用户数据的搬移对用户IO性能的影响。
图3为本发明实施例提供的一种数据巡检装置30的硬件结构示意图，包括：
存储器31，用于存储计算机程序；
处理器32，用于执行计算机程序以实现如上述数据巡检方法的步骤。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述数据巡检方法的步骤。
以上对本发明实施例所提供的一种数据巡检方法、装置和计算机可读存储介质进行了详细介绍。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。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

Claims (10)

1.一种数据巡检方法，其特征在于，包括：
判断数据块的错误bit数量是否大于或等于预设上限值；
若是，则记录所述数据块的当前擦写次数；
判断所述数据块的当前擦写次数和预设存储空间中记录的上一次擦写次数的差值是否小于预设值；
若是，则将所述数据块标记为坏块。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
当所述数据块的当前擦写次数和预设存储空间中记录的上一次擦写次数的差值大于或等于预设值时，将所述当前擦写次数替换上一次擦写次数存储至所述存储空间。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断数据块的错误bit数量是否大于或等于预设上限值包括：
按照预设时间间隔，周期性获取所述数据块的错误bit数量；
每获取一次错误bit数量，则判断所述错误bit数量是否大于或等于预设上限值。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，在将所述数据块标记为坏块之后还包括：
判断在预设时间内所述数据块中的数据是否完成迁移；
若否，则展示数据迁移的告警提示。
5.一种数据巡检装置，其特征在于，包括第一判断单元、记录单元、第二判断单元和标记单元；
所述第一判断单元，用于判断数据块的错误bit数量是否大于或等于预设上限值；若是，则触发所述记录单元；
所述记录单元，用于记录所述数据块的当前擦写次数；
所述第二判断单元，用于判断所述数据块的当前擦写次数和预设存储空间中记录的上一次擦写次数的差值是否小于预设值；若是，则触发所述标记单元；
所述标记单元，用于将所述数据块标记为坏块。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括替换单元；
所述替换单元，用于当所述数据块的当前擦写次数和预设存储空间中记录的上一次擦写次数的差值大于或等于预设值时，将所述当前擦写次数替换上一次擦写次数存储至所述存储空间。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一判断单元具体用于按照预设时间间隔，周期性获取所述数据块的错误bit数量；每获取一次错误bit数量，则判断所述错误bit数量是否大于或等于预设上限值。
8.根据权利要求5-7任意一项所述的装置，其特征在于，还包括第三判断单元和提示单元；
所述第三判断单元，用于在将所述数据块标记为坏块之后，判断在预设时间内所述数据块中的数据是否完成迁移；若否，则触发所述提示单元；
所述提示单元，用于展示数据迁移的告警提示。
9.一种数据巡检装置，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以实现如权利要求1至4任意一项所述数据巡检方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机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至4任一项所述数据巡检方法的步骤。
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