CN109918316B - 一种减少ftl地址映射空间的方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种减少FTL地址映射空间的方法及其系统;其中,减少FTL地址映射空间的方法,包括:S1,根据逻辑页地址得出mpa和偏移;S2,判断mpa是否在cache中被命中;S3,判断mpa是否被写入过nand;S4,nomap加载操作,返回无效映射;S5,map加载操作;S6,直接查找mpa在cache中位置mpci,结合offset查找物理页地址gppa;S7,判断是否需要修改逻辑到物理映射;S8,修改mpci对应的cache中的映射表,并将mpci对应的mp标记为脏的mp;S9,判断是否促发mp写入nand条件;S10,将脏的mp写入nand。本发明采用cache空间动态管理地址映射表的方法取代将地址映射表全部加载在RAM的方法,减少RAM开销,节约硬件成本;实现了在性能影响有限情况下,减少FTL地址映射表空间,减少SSD的RAM成本。
Description
技术领域
本发明涉及固态硬盘技术领域,更具体地说是指一种减少FTL地址映射空间的方法及其系统。
背景技术
FTL(Flash Translation Layer)算法是SSD(Solid State Disk)固件的核心部分,由于NAND不允许page上重复写入,FTL需要维护逻辑到物理的地址映射。目前SSD固件如果是采用页映射的方式,需要在RAM中维护所有逻辑页到物理页的映射,而在SSD中RAM资源又是有限并且昂贵的。如果以4K作为页映射的单位,假设页映射中一个表选项占用4B,容量128G的硬盘需要128M的RAM空间用于存放页映射表,这无疑提高了SSD的成本。
FTL最本质的工作便是地址映射,目前SSD固件常见的地址映射分为块映射、页映射、混合映射;页映射以page作为映射单位,每个逻辑页地址对应一个物理页地址;为了追求更好的随机性能(操作系统对这个很在意),很多SSD会采用这种映射方式,但是由于闪存的页要比闪存块多的多,SSD需要更多的空间来存放映射表,为了存放这个映射表,当前的主流SSD一般会把缓冲数据和映射表统统存放在DRAM中,优点是查找更新映射表迅速,性能较好,劣势是多了一个DRAM,成本和功耗上升;而DRAM价格比较高昂,无法满足需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷,提供一种减少FTL地址映射空间的方法及其系统。
为实现上述目的,本发明采用于下技术方案:
一种减少FTL地址映射空间的方法,包括以下步骤:
S1,根据逻辑页地址得出mpa和偏移;
S2,判断mpa是否在cache中被命中;若是,进入S6;若否,则进入S3;
S3,判断mpa是否被写入过nand;若是,进入S5;若否,则进入S4;
S4,nomap加载操作,返回无效映射,跳转S7;
S5,map加载操作;
S6,直接查找mpa在cache中位置mpci,结合offset查找物理页地址gppa;
S7,判断是否需要修改逻辑到物理映射;若是,进入S8;若否,则结束;
S8,修改mpci对应的cache中的映射表,并将mpci对应的mp标记为脏的mp;
S9,判断是否促发mp写入nand条件;若是,进入S10,若否,则结束;
S10,将脏的mp写入nand。
其进一步技术方案为:所述mp为页映射表以及其他表按照一定数量规律分组排序,所述mpa为分组编号。
其进一步技术方案为:所述S2中,根据mpa计算hash_list中的哪个链表去遍历,遍历该链表下所有mpci,结合mpas表直到找到mpa,记录当前的mpci,如果没有找到则代表未命中。
其进一步技术方案为:所述S4中,nomap加载操作为从list_node里的clean_list的链表头处取出mpci放入链表尾,然后将mpci对应的cache内容写入无效映射,更新mpas表格,索引mpci更新成新mpa,并将mpci标记为脏的mp。
其进一步技术方案为:所述S5中,map加载操作,为从list_node里的clean_list的链表头处取出mpci放入链表尾,然后将mpci对应的cache内容替换成nand中加载出的数据,更新mpas表格,索引mpci更新成新mpa。
一种减少FTL地址映射空间的系统,包括得出单元,第一判断单元,第二判断单元,第一加载单元,第二加载单元,查找单元,第三判断单元,修改标记单元,第四判断单元,及写入单元;
所述得出单元,用于根据逻辑页地址得出mpa和偏移;
所述第一判断单元,用于判断mpa是否在cache中被命中;
所述第二判断单元,用于判断mpa是否被写入过nand;
所述第一加载单元,用于nomap加载操作,返回无效映射;
所述第二加载单元,用于map加载操作;
所述查找单元,用于直接查找mpa在cache中位置mpci,结合offset查找物理页地址gppa;
所述第三判断单元,用于判断是否需要修改逻辑到物理映射;
所述修改标记单元,用于修改mpci对应的cache中的映射表,并将mpci对应的mp标记为脏的mp;
所述第四判断单元,用于判断是否促发mp写入nand条件;
所述写入单元,用于将脏的mp写入nand。
其进一步技术方案为:所述mp为页映射表以及其他表按照一定数量规律分组排序,所述mpa为分组编号。
其进一步技术方案为:所述第一判断单元中,根据mpa计算hash_list中的哪个链表去遍历,遍历该链表下所有mpci,结合mpas表直到找到mpa,记录当前的mpci,如果没有找到则代表未命中。
其进一步技术方案为:所述第一加载单元中,nomap加载操作为从list_node里的clean_list的链表头处取出mpci放入链表尾,然后将mpci对应的cache内容写入无效映射,更新mpas表格,索引mpci更新成新mpa,并将mpci标记为脏的mp。
其进一步技术方案为:所述第二加载单元中,map加载操作为从list_node里的clean_list的链表头处取出mpci放入链表尾,然后将mpci对应的cache内容替换成nand中加载出的数据,更新mpas表格,索引mpci更新成新mpa。
本发明与现有技术相比的有益效果是:采用cache空间动态管理地址映射表的方法取代将地址映射表全部加载在RAM的方法,减少RAM开销,节约硬件成本;实现了在性能影响有限情况下,减少FTL地址映射表空间,减少SSD的RAM成本,能够更好地满足需求。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
附图说明
图1为现有技术地址映射方式--页映射的示意图;
图2为本发明一种减少FTL地址映射空间的方法流程图;
图3为本发明一种减少FTL地址映射空间的方法使用示意图;
图4为本发明一种减少FTL地址映射空间的系统方框图。
10 得出单元 20 第一判断单元
30 第二判断单元 40 第一加载单元
50 第二加载单元 60 查找单元
70 第三判断单元 80 修改标记单元
90 第四判断单元 100 写入单元
具体实施方式
为了更充分理解本发明的技术内容,下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明,但不局限于此。
如图1到图4所示的具体实施例,其中,如图1所示的现有技术;FTL最本质的工作便是地址映射,目前SSD固件常见的地址映射分为块映射、页映射、混合映射;页映射以page作为映射单位,每个逻辑页地址对应一个物理页地址;为了追求更好的随机性能(操作系统对这个很在意),很多SSD会采用这种映射方式,但是由于闪存的页要比闪存块多的多,SSD需要更多的空间来存放映射表。在RAM中分配一段连续空间存放l2p和VPC等系统表格,m2p表格记录l2p表存放在nand中的位置,如果以4K作为页映射的单位,假设页映射中一个表选项占用4B,容量128G的硬盘需要128M空间用于存放l2p页映射表,这无疑提高了SSD的成本;为了存放这个映射表,当前的主流SSD一般会把缓冲数据和映射表统统存放在DRAM中,优点是查找更新映射表迅速,性能较好,劣势是多了一个DRAM,成本和功耗上升;而DRAM价格比较高昂。
如图2至图3所示,本发明公开了一种减少FTL地址映射空间的方法,包括以下步骤:
S1,根据逻辑页地址得出mpa和偏移;
S2,判断mpa是否在cache中被命中;若是,进入S6;若否,则进入S3;
S3,判断mpa是否被写入过nand;若是,进入S5;若否,则进入S4;
S4,nomap加载操作,返回无效映射,跳转S7;
S5,map加载操作;
S6,直接查找mpa在cache中位置mpci,结合offset查找物理页地址gppa;
S7,判断是否需要修改逻辑到物理映射;若是,进入S8;若否,则结束;
S8,修改mpci对应的cache中的映射表,并将mpci对应的mp标记为脏的mp;
S9,判断是否促发mp写入nand条件;若是,进入S10,若否,则结束;
S10,将脏的mp写入nand。
其中,所述mp为页映射表以及其他表按照一定数量规律分组排序,所述mpa为分组编号。
其中,在所述S2中,根据mpa计算hash_list中的哪个链表去遍历,遍历该链表下所有mpci,结合mpas表直到找到mpa,记录当前的mpci,如果没有找到则代表未命中。
其中,所述S4中,nomap加载操作为从list_node里的clean_list的链表头处取出mpci放入链表尾,然后将mpci对应的cache内容写入无效映射,更新mpas表格,索引mpci更新成新mpa,并将mpci标记为脏的mp。
其中,所述S5中,map加载操作,为从list_node里的clean_list的链表头处取出mpci放入链表尾,然后将mpci对应的cache内容替换成nand中加载出的数据,更新mpas表格,索引mpci更新成新mpa。
如图3所示,其中l2p table、VPC、EC指的是存放在nand中的表格,并不连续,将他们每512分组(mp),然后编号(mpa);m2p table存放mp在nand中的地址;L2P_CACHE_BUF是RAM中开辟的cache,以mpci索引cache块,每个cache块存放一个mp数据;Mpas数组存放各个mpci放的是哪个mp;hash_node提供了X个链表,用于链接被加载的mp占用的mpci,可以根据mpa知道对应mp只可能会在X中的某一个链表中,提供多个链表是为了更快速查表;hash_node提供了clean_list和dirty_list同样链接被加载的mpci,clean中索引的代表被加载后没有被修改过,dirty则相反。
本发明通过将地址映射表分组编号,并在RAM中开辟cache空间动态加载地址映射表,并在指定时候将被修改的mp写入nand中;这种方式相比于将地址映射表完全加载到RAM中,在性能影响有限的情况下,节省了很大的RAM空间,能够有效节省了SSD的资源成本。
如图4所示,本发明还公开了一种减少FTL地址映射空间的系统,包括得出单元10,第一判断单元20,第二判断单元30,第一加载单元40,第二加载单元50,查找单元60,第三判断单元70,修改标记单元80,第四判断单元90,及写入单元100;
所述得出单元10,用于根据逻辑页地址得出mpa和偏移;
所述第一判断单元20,用于判断mpa是否在cache中被命中;
所述第二判断单元30,用于判断mpa是否被写入过nand;
所述第一加载单元40,用于nomap加载操作,返回无效映射;
所述第二加载单元50,用于map加载操作;
所述查找单元60,用于直接查找mpa在cache中位置mpci,结合offset查找物理页地址gppa;
所述第三判断单元70,用于判断是否需要修改逻辑到物理映射;
所述修改标记单元80,用于修改mpci对应的cache中的映射表,并将mpci对应的mp标记为脏的mp;
所述第四判断单元90,用于判断是否促发mp写入nand条件;
所述写入单元100,用于将脏的mp写入nand。
其中,所述mp为页映射表以及其他表按照一定数量规律分组排序,所述mpa为分组编号。
其中,所述第一判断单元中,根据mpa计算hash_list中的哪个链表去遍历,遍历该链表下所有mpci,结合mpas表直到找到mpa,记录当前的mpci,如果没有找到则代表未命中。
其中,所述第一加载单元中,nomap加载操作为从list_node里的clean_list的链表头处取出mpci放入链表尾,然后将mpci对应的cache内容写入无效映射,更新mpas表格,索引mpci更新成新mpa,并将mpci标记为脏的mp。
其中,所述第二加载单元中,map加载操作为从list_node里的clean_list的链表头处取出mpci放入链表尾,然后将mpci对应的cache内容替换成nand中加载出的数据,更新mpas表格,索引mpci更新成新mpa。
本发明通过开辟cache空间动态管理地址映射表取代将地址映射表全部加载在RAM;开辟能够装载N个mp的cache空间,建立结构体管理起来;查表时候能够先看对应mp是否cache命中,如果没有可以动态加载;标记加载后被修改的mp,并提供机制在指定时间写入NAND;固态硬盘产品的固件采用cache空间动态管理地址映射表的方法取代将地址映射表全部加载在RAM的方法,减少RAM开销,节约硬件成本,实现了在性能影响有限情况下,减少FTL地址映射表空间,减少SSD的RAM成本,能够更好地满足需求。
上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容,以便于读者更容易理解,但不代表本发明的实施方式仅限于此,任何依本发明所做的技术延伸或再创造,均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (6)
1.一种减少FTL地址映射空间的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1,根据逻辑页地址得出mpa和偏移;
S2,判断mpa是否在cache中被命中;若是,进入S6;若否,则进入S3;
S3,判断mpa是否被写入过nand;若是,进入S5;若否,则进入S4;
S4,nomap加载操作,返回无效映射,跳转S7;
S5,map加载操作;
S6,直接查找mpa在cache中位置mpci,结合offset查找物理页地址gppa;
S7,判断是否需要修改逻辑到物理映射;若是,进入S8;若否,则结束;
S8,修改mpci对应的cache中的映射表,并将mpci对应的mp标记为脏的mp;
S9,判断是否促发mp写入nand条件;若是,进入S10,若否,则结束;
S10,将脏的mp写入nand;
所述S2中,根据mpa计算hash_list中的哪个链表去遍历,遍历该链表下所有mpci,结合mpas表直到找到mpa,记录当前的mpci,如果没有找到则代表未命中;
所述S4中,nomap加载操作为从list_node里的clean_list的链表头处取出mpci放入链表尾,然后将mpci对应的cache内容写入无效映射,更新mpas表格,索引mpci更新成新mpa,并将mpci标记为脏的mp;
其中,l2p table、VPC、EC指的是存放在nand中的表格,并不连续,将他们每512分组(mp),然后编号(mpa);m2p table存放mp在nand中的地址;L2P_CACHE_BUF是RAM中开辟的cache,以mpci索引cache块,每个cache块存放一个mp数据;Mpas数组存放各个mpci放的是哪个mp;hash_node提供了X个链表,用于链接被加载的mp占用的mpci,可以根据mpa知道对应mp只可能会在X中的某一个链表中,提供多个链表是为了更快速查表;hash_node提供了clean_list和dirty_list同样链接被加载的mpci,clean中索引的代表被加载后没有被修改过,dirty则相反。
2.根据权利要求1所述的一种减少FTL地址映射空间的方法,其特征在于,所述mp为页映射表以及其他表按照一定数量规律分组排序,所述mpa为分组编号。
3.根据权利要求1所述的一种减少FTL地址映射空间的方法,其特征在于,所述S5中,map加载操作,为从list_node里的clean_list的链表头处取出mpci放入链表尾,然后将mpci对应的cache内容替换成nand中加载出的数据,更新mpas表格,索引mpci更新成新mpa。
4.一种减少FTL地址映射空间的系统,其特征在于,包括得出单元,第一判断单元,第二判断单元,第一加载单元,第二加载单元,查找单元,第三判断单元,修改标记单元,第四判断单元,及写入单元;
所述得出单元,用于根据逻辑页地址得出mpa和偏移;
所述第一判断单元,用于判断mpa是否在cache中被命中;
所述第二判断单元,用于判断mpa是否被写入过nand;
所述第一加载单元,用于nomap加载操作,返回无效映射;
所述第二加载单元,用于map加载操作;
所述查找单元,用于直接查找mpa在cache中位置mpci,结合offset查找物理页地址gppa;
所述第三判断单元,用于判断是否需要修改逻辑到物理映射;
所述修改标记单元,用于修改mpci对应的cache中的映射表,并将mpci对应的mp标记为脏的mp;
所述第四判断单元,用于判断是否促发mp写入nand条件;
所述写入单元,用于将脏的mp写入nand;
所述第一判断单元中,根据mpa计算hash_list中的哪个链表去遍历,遍历该链表下所有mpci,结合mpas表直到找到mpa,记录当前的mpci,如果没有找到则代表未命中;
所述第一加载单元中,nomap加载操作为从list_node里的clean_list的链表头处取出mpci放入链表尾,然后将mpci对应的cache内容写入无效映射,更新mpas表格,索引mpci更新成新mpa,并将mpci标记为脏的mp;
其中,l2p table、VPC、EC指的是存放在nand中的表格,并不连续,将他们每512分组(mp),然后编号(mpa);m2p table存放mp在nand中的地址;L2P_CACHE_BUF是RAM中开辟的cache,以mpci索引cache块,每个cache块存放一个mp数据;Mpas数组存放各个mpci放的是哪个mp;hash_node提供了X个链表,用于链接被加载的mp占用的mpci,可以根据mpa知道对应mp只可能会在X中的某一个链表中,提供多个链表是为了更快速查表;hash_node提供了clean_list和dirty_list同样链接被加载的mpci,clean中索引的代表被加载后没有被修改过,dirty则相反。
5.根据权利要求4所述的一种减少FTL地址映射空间的系统,其特征在于,所述mp为页映射表以及其他表按照一定数量规律分组排序,所述mpa为分组编号。
6.根据权利要求4所述的一种减少FTL地址映射空间的系统,其特征在于,所述第二加载单元中,map加载操作为从list_node里的clean_list的链表头处取出mpci放入链表尾,然后将mpci对应的cache内容替换成nand中加载出的数据,更新mpas表格,索引mpci更新成新mpa。
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