CN109918234A - 一种基于ssd的元数据恢复方法、装置、设备及介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于SSD的元数据恢复方法、装置、设备及介质。该方法的步骤包括：当SSD上电启动时，在SSD的FLASH芯片中预先划分的PBA地址区间内检索所需的目标元数据；其中，PBA地址区间对应的存储空间连续且仅存储有元数据；读取目标元数据，并将目标元数据加载至SSD的内存芯片。本方法预先对SSD的FLASH芯片进行了划分，划分得到的PBA地址区间连续且仅存储元数据，能够避免在检索元数据过程中受到用户数据干扰的情况发生，因此相对提高了SSD在上电恢复过程中对元数据的检索效率，保证了SSD的上电启动效率。此外，本发明还提供一种基于SSD的元数据恢复装置、设备及介质，有益效果同上所述。

Description

一种基于SSD的元数据恢复方法、装置、设备及介质

技术领域

本发明涉及存储领域，特别是涉及一种基于SSD的元数据恢复方法、装置、设备及介质。

背景技术

SSD，即固态硬盘(Solid State Disk)，简称固盘，固态硬盘用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，由控制单元和存储单元(FLASH芯片、DRAM芯片)组成，是目前主流的存储设备之一，尤其在对性能要求比较高的服务器上，SSD更是被普遍使用。SSD中所存放的大部分是用户数据，但在运行过程中需要有元数据对这些用户数据进行管理，因此伴随着SSD容量的不断增大，元数据的数据量也不断增大，元数据的保存和恢复已成为SSD工作中比较重要的问题。

当前SSD的工作原理普遍是在下电时将内存中最新的元数据全部保存在FLASH芯片中，以此确保即使SSD停止工作，FLASH芯片中的元数据也不会丢失；进而在上电时将FLASH芯片中的元数据恢复至内存中，上述工作原理一般用于容量较小的SSD中，而对于容量较大的SSD而言，其在运行时，内存中仅存放元数据的改变量，这样在SSD下电时就能保存更少的数据量，上电时顺序恢复上述元数据的改变量至内存，以实现SSD的恢复。

在SSD的上电恢复过程中，需要在FLASH芯片中检索所需的元数据，并且当存在某个检索到的元数据不可用的情况时，还需要在FLASH芯片中检索能够替代该元数据的旧元数据，但是由于当前FLASH芯片的同一个block中可能同时存储有元数据与用户数据，因此在SSD的上电恢复的过程中，对于元数据的检索往往会受用户数据的干扰，导致对元数据的检索效率相对较低，因而SSD的元数据恢复的时间开销往往较大，难以保证SSD的启动效率。

由此可见，提供一种基于SSD的元数据恢复方法，以相对提高SSD上电恢复的过程中对元数据的检索效率，进而降低SSD进行元数据恢复的时间开销，保证SSD的启动效率，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于SSD的元数据恢复方法、装置、设备及介质，以相对提高SSD上电恢复的过程中对元数据的检索效率，进而降低SSD进行元数据恢复的时间开销，保证SSD的启动效率。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于SSD的元数据恢复方法，包括：

当SSD上电启动时，在SSD的FLASH芯片中预先划分的PBA地址区间内检索所需的目标元数据；其中，PBA地址区间对应的存储空间连续且仅存储有元数据；

读取目标元数据，并将目标元数据加载至SSD的内存芯片。

优选的，在SSD的FLASH芯片中预先划分的PBA地址区间内检索所需的目标元数据之前，该方法进一步包括：

获取目标元数据的元数据类型；

相应的，在SSD的FLASH芯片中预先划分的PBA地址区间内检索所需的目标元数据包括：

在SSD的FLASH芯片中预先划分的多个PBA地址区间中选取与元数据类型对应的目标PBA地址区间；

在目标PBA地址区间内检索所需的目标元数据。

优选的，读取目标元数据包括：

通过目标LUN条带读取目标元数据；其中，目标LUN条带仅读取目标PBA地址区间内的元数据。

优选的，目标元数据的数量大于1，且目标LUN条带数量大于1；

相应的，在目标PBA地址区间内检索所需的目标元数据包括：

以并行执行的方式在目标PBA地址区间内检索所需的目标元数据；

相应的，通过目标LUN条带读取目标元数据；

通过各目标LUN条带以并行方式读取相应的目标元数据。

优选的，目标元数据具体为元数据变量数据。

此外，本发明还提供一种基于SSD的元数据恢复装置，包括：

检索模块，用于当SSD上电启动时，在SSD的FLASH芯片中预先划分的PBA地址区间内检索所需的目标元数据；其中，PBA地址区间对应的存储空间连续且仅存储有元数据；

加载模块，用于读取目标元数据，并将目标元数据加载至SSD的内存芯片。

此外，本发明还提供一种基于SSD的元数据恢复设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行计算机程序时实现如上述的基于SSD的元数据恢复方法的步骤。

此外，本发明还提供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的基于SSD的元数据恢复方法的步骤。

本发明所提供的基于SSD的元数据恢复方法，当SSD上电启动时，在SSD的FLASH芯片中预先划分的PBA地址区间内检索SSD启动时所需的目标元数据，其中，在FLASH芯片中预先划分的PBA地址区间连续且仅存储有元数据，进而在PBA地址区间内检索到目标元数据后，将目标元数据加载至SSD的内存芯片中，以此完成对SSD上电时的元数据恢复。本方法预先对SSD的FLASH芯片进行了划分，划分得到的PBA地址区间连续且仅存储元数据，因此当SSD上电启动时，在预先划分的PBA地址区间中检索需要的目标元数据，能够避免在检索元数据过程中受到用户数据干扰的情况发生，因此相对提高了SSD在上电恢复过程中对元数据的检索效率，进而降低了SSD进行元数据恢复的整体时间开销，保证了SSD的上电启动效率。此外，本发明还提供一种基于SSD的元数据恢复装置、设备及介质，有益效果同上所述。

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基于SSD的元数据恢复方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种基于SSD的元数据恢复装置的结构图。

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。

本发明的核心是提供一种基于SSD的元数据恢复方法，以相对提高SSD上电恢复的过程中对元数据的检索效率，进而降低SSD进行元数据恢复的时间开销，保证SSD的启动效率。本发明的另一核心是提供一种基于SSD的元数据恢复装置、设备及介质。

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。

实施例一

图1为本发明实施例提供的一种基于SSD的元数据恢复方法的流程图。请参考图1，基于SSD的元数据恢复方法的具体步骤包括：

步骤S10：当SSD上电启动时，在SSD的FLASH芯片中预先划分的PBA地址区间内检索所需的目标元数据。

其中，PBA地址区间对应的存储空间连续且仅存储有元数据。

需要说明的是，本方法是在SSD上电启动过程中执行的操作内容，本方法中的“上电”指的是对停止工作的SSD进行启动通电，以此使SSD由停止工作状态启动为正常工作状态。本步骤中，SSD上电启动时在SSD的FLASH芯片中检索目标元数据，包括SSD在FLASH芯片中检索启动时所需要加载的元数据，也包括当存在某个检索到的元数据不可用的情况时，在FLASH芯片中检索的能够替代该元数据的旧元数据，也就是说，对于SSD上电启动时所加载的元数据本身而言，本方法与现有技术之间并无区别。本方法的重点在于在SSD的FLASH芯片中预先划分的PBA地址区间内检索所需的目标元数据，且该PBA地址区间对应的存储空间连续且仅存储有元数据，也就是说，预先在SSD的FLASH芯片中已经划分有仅用于存储元数据的存储空间，存储空间是连续的，目的是在存储空间中检索目标元数据的整体过程的连续性，另外，需要说明的是，由于存储空间是SSD上的一定物理地址区域，因此在本方法中，预先划分的存储空间与PBA(Physics Block Address，物理块地址)地址区间相对应。

可以理解的是，在预先划分的PBA地址区间对应的存储空间中仅存储元数据，进而在进行元数据的检索时，在该PBA地址区间对应的存储空间中进行检索，能够避免因存储空间中存在除元数据以外的数据而对检索元数据的操作造成干扰，减少额外的时间开销。

步骤S11：读取目标元数据，并将目标元数据加载至SSD的内存芯片。

本步骤是在PBA地址区间对应的存储空间中检索到目标元数据后，将目标元数据从FLASH芯片中读取，并加载至SSD的内存芯片中，以此实现SSD上电启动后对目标元数据的恢复，被加载至内存芯片中的目标元数据能够被外部设备的高效调用。

本发明所提供的基于SSD的元数据恢复方法，当SSD上电启动时，在SSD的FLASH芯片中预先划分的PBA地址区间内检索SSD启动时所需的目标元数据，其中，在FLASH芯片中预先划分的PBA地址区间连续且仅存储有元数据，进而在PBA地址区间内检索到目标元数据后，将目标元数据加载至SSD的内存芯片中，以此完成对SSD上电时的元数据恢复。本方法预先对SSD的FLASH芯片进行了划分，划分得到的PBA地址区间连续且仅存储元数据，因此当SSD上电启动时，在预先划分的PBA地址区间中检索需要的目标元数据，能够避免在检索元数据过程中受到用户数据干扰的情况发生，因此相对提高了SSD在上电恢复过程中对元数据的检索效率，进而降低了SSD进行元数据恢复的整体时间开销，保证了SSD的上电启动效率。

实施例二

在上述实施例的基础上，本发明还提供以下一系列优选的实施方式。

作为一种优选的实施方式，在SSD的FLASH芯片中预先划分的PBA地址区间内检索所需的目标元数据之前，该方法进一步包括：

获取目标元数据的元数据类型；

相应的，在SSD的FLASH芯片中预先划分的PBA地址区间内检索所需的目标元数据包括：

在SSD的FLASH芯片中预先划分的多个PBA地址区间中选取与元数据类型对应的目标PBA地址区间；

在目标PBA地址区间内检索所需的目标元数据。

需要说明的是，由于考虑到在实际应用场景中，元数据根据其所对应的用户数据的类型差异，其本身在SSD的应用中也被划分为不同的元数据类型，本实施方式为了进一步减少了在SSD上电启动过程中加载目标元数据所需要的整体时间开销，因此将属于不同元数据类型的元数据预先存储于与该元数据类型对应的PBA地址区间的存储空间中，进而在进行SSD上电启动时，获取所需的目标元数据的元数据类型，进而在SSD的FLASH芯片中预先划分的多个PBA地址区间中选取与元数据类型对应的目标PBA地址区间，并在目标PBA地址区间内检索所需的目标元数据。本实施方式依照元数据类型将相同类型的元数据划分至相同的PBA地址区间，能够相对减少单一PBA地址区间内的元数据数量，进一步提高了SSD在上电恢复过程中对元数据的检索效率。

在上述实施方式的基础上，作为一种优选的实施方式，读取目标元数据包括：

通过目标LUN条带读取目标元数据；其中，目标LUN条带仅读取目标PBA地址区间内的元数据。

需要说明的是，LUN条带能够将SSD的FLASH芯片中的数据以block为单位读取出来并合并写入至该SSD的内存芯片中，因此能够建立FLASH芯片与内存芯片之间的数据读写。根据SSD之间的硬件配置的差异，不同SSD所具有的LUN条带数量也存在差异，用户能够需求预先设置LUN条带所服务FLASH芯片的block区间，也就是本方法中的PBA地址区间，本实施方式为了相对确保LUN条带对于PBA地址区间内的元数据的读写速度，限定每个LUN条带仅能够对特定类型的目标元数据进行读取，由于在本方法中，不同的目标PBA地址区间对应存储各不相同的元数据类型的元数据，因此本实施方式中目标LUN条带仅读取目标PBA地址区间内的元数据，即表征每个LUN条带仅能够对特定类型的目标元数据进行读取，本实施方式相对提高了LUN条带对元数据的整体读取效率。

在上述实施方式的基础上，作为一种优选的实施方式，目标元数据的数量大于1，且目标LUN条带数量大于1；

相应的，在目标PBA地址区间内检索所需的目标元数据包括：

以并行执行的方式在目标PBA地址区间内检索所需的目标元数据；

相应的，通过目标LUN条带读取目标元数据；

通过各目标LUN条带以并行方式读取相应的目标元数据。

需要说明的是，为了进一步提高对元数据的读取效率，本实施方式可以由多条LUN条带共同对一种类型的元数据提供读取支持，即对于表征特定元数据类型的目标PBA地址区间而言，存在多个能够对该目标PBA地址下存储的元数据进行读取的目标LUN条带，并且对于存储不同类型元数据的各目标PBA地址区间而言，在各目标PBA地址区间读取元数据时所能够使用的目标LUN条带数量，可以根据相应目标PBA地址区间所存储的元数据的量而定，在此不做具体限定。此外，本实施方式以并行执行的方式在目标PBA地址区间内检索所需的目标元数据，进而采用各目标LUN条带并行执行的方式读取相应的目标元数据，即多个目标LUN条带同时在目标PBA地址区间内读取SSD上电启动时所需的目标元数据，以此能够进一步提高单位时间内对目标元数据的整体读取效率，提高SSD上电恢复的效率。

在上述一系列实施方式的基础上，作为一种优选的实施方式，目标元数据具体为元数据变量数据。

需要说明的是，由于考虑到在实际应用场景中，SSD上电启动时需要加载的元数据的个数较多，并且每个完整元数据的数据量也往往较大，因此为了相对减少SSD上电启动过程中所加载元数据的整体数据量，减少对SSD中内存芯片资源的占用，SSD上电启动过程中仅在内存芯片中存放元数据的改变量，即元数据变量数据，以此在确保SSD仍能够正常根据元数据变量数据获取到用户数据的基础上，相对减少对SSD中内存芯片资源的占用，并且相对提高了SSD的元数据恢复效率。

实施例三

在上文中对于基于SSD的元数据恢复方法的实施例进行了详细的描述，本发明还提供一种与该方法对应的基于SSD的元数据恢复装置，由于装置部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此装置部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

图2为本发明实施例提供的一种基于SSD的元数据恢复装置的结构图。本发明实施例提供的基于SSD的元数据恢复装置，包括：

检索模块10，用于当SSD上电启动时，在SSD的FLASH芯片中预先划分的PBA地址区间内检索所需的目标元数据；其中，PBA地址区间对应的存储空间连续且仅存储有元数据。

加载模块11，用于读取目标元数据，并将目标元数据加载至SSD的内存芯片。

本发明所提供的基于SSD的元数据恢复装置，当SSD上电启动时，在SSD的FLASH芯片中预先划分的PBA地址区间内检索SSD启动时所需的目标元数据，其中，在FLASH芯片中预先划分的PBA地址区间连续且仅存储有元数据，进而在PBA地址区间内检索到目标元数据后，将目标元数据加载至SSD的内存芯片中，以此完成对SSD上电时的元数据恢复。本装置预先对SSD的FLASH芯片进行了划分，划分得到的PBA地址区间连续且仅存储元数据，因此当SSD上电启动时，在预先划分的PBA地址区间中检索需要的目标元数据，能够避免在检索元数据过程中受到用户数据干扰的情况发生，因此相对提高了SSD在上电恢复过程中对元数据的检索效率，进而降低了SSD进行元数据恢复的整体时间开销，保证了SSD的上电启动效率。

实施例四

本发明还提供一种基于SSD的元数据恢复设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行计算机程序时实现如上述的基于SSD的元数据恢复方法的步骤。

本发明所提供的基于SSD的元数据恢复设备，当SSD上电启动时，在SSD的FLASH芯片中预先划分的PBA地址区间内检索SSD启动时所需的目标元数据，其中，在FLASH芯片中预先划分的PBA地址区间连续且仅存储有元数据，进而在PBA地址区间内检索到目标元数据后，将目标元数据加载至SSD的内存芯片中，以此完成对SSD上电时的元数据恢复。本设备预先对SSD的FLASH芯片进行了划分，划分得到的PBA地址区间连续且仅存储元数据，因此当SSD上电启动时，在预先划分的PBA地址区间中检索需要的目标元数据，能够避免在检索元数据过程中受到用户数据干扰的情况发生，因此相对提高了SSD在上电恢复过程中对元数据的检索效率，进而降低了SSD进行元数据恢复的整体时间开销，保证了SSD的上电启动效率。

此外，本发明还提供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的基于SSD的元数据恢复方法的步骤。

本发明所提供的计算机可读存储介质，当SSD上电启动时，在SSD的FLASH芯片中预先划分的PBA地址区间内检索SSD启动时所需的目标元数据，其中，在FLASH芯片中预先划分的PBA地址区间连续且仅存储有元数据，进而在PBA地址区间内检索到目标元数据后，将目标元数据加载至SSD的内存芯片中，以此完成对SSD上电时的元数据恢复。本计算机可读存储介质预先对SSD的FLASH芯片进行了划分，划分得到的PBA地址区间连续且仅存储元数据，因此当SSD上电启动时，在预先划分的PBA地址区间中检索需要的目标元数据，能够避免在检索元数据过程中受到用户数据干扰的情况发生，因此相对提高了SSD在上电恢复过程中对元数据的检索效率，进而降低了SSD进行元数据恢复的整体时间开销，保证了SSD的上电启动效率。

以上对本发明所提供的一种基于SSD的元数据恢复方法、装置、设备及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。

还需要说明的是，在本说明书中，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。

Claims (8)

1.一种基于SSD的元数据恢复方法，其特征在于，包括：

当SSD上电启动时，在所述SSD的FLASH芯片中预先划分的PBA地址区间内检索所需的目标元数据；其中，所述PBA地址区间对应的存储空间连续且仅存储有元数据；

读取所述目标元数据，并将所述目标元数据加载至所述SSD的内存芯片。

2.根据要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述SSD的FLASH芯片中预先划分的PBA地址区间内检索所需的目标元数据之前，该方法进一步包括：

获取所述目标元数据的元数据类型；

相应的，所述在所述SSD的FLASH芯片中预先划分的PBA地址区间内检索所需的目标元数据包括：

在所述SSD的FLASH芯片中预先划分的多个PBA地址区间中选取与所述元数据类型对应的目标PBA地址区间；

在所述目标PBA地址区间内检索所需的目标元数据。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述读取所述目标元数据包括：

通过目标LUN条带读取所述目标元数据；其中，所述目标LUN条带仅读取所述目标PBA地址区间内的元数据。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述目标元数据的数量大于1，且所述目标LUN条带数量大于1；

相应的，所述在所述目标PBA地址区间内检索所需的目标元数据包括：

以并行执行的方式在所述目标PBA地址区间内检索所需的目标元数据；

相应的，所述通过目标LUN条带读取所述目标元数据；

通过各所述目标LUN条带以并行方式读取相应的所述目标元数据。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的方法，其特征在于，所述目标元数据具体为元数据变量数据。

6.一种基于SSD的元数据恢复装置，其特征在于，包括：

检索模块，用于当SSD上电启动时，在所述SSD的FLASH芯片中预先划分的PBA地址区间内检索所需的目标元数据；其中，所述PBA地址区间对应的存储空间连续且仅存储有元数据；

加载模块，用于读取所述目标元数据，并将所述目标元数据加载至所述SSD的内存芯片。

7.一种基于SSD的元数据恢复设备，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至5任一项所述的基于SSD的元数据恢复方法的步骤。

8.一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5任一项所述的基于SSD的元数据恢复方法的步骤。