CN109992527A

CN109992527A - 一种全闪存储系统的位图管理方法

Info

Publication number: CN109992527A
Application number: CN201910299664.5A
Authority: CN
Inventors: 刘志勇
Original assignee: Suzhou Wave Intelligent Technology Co Ltd
Current assignee: Suzhou Wave Intelligent Technology Co Ltd
Priority date: 2019-04-15
Filing date: 2019-04-15
Publication date: 2019-07-09
Anticipated expiration: 2039-04-15
Also published as: CN109992527B

Abstract

本申请公开了一种全闪存储系统的位图管理方法，能响应于为存储池创建位图的指令确定存储池中块的数量，并据此计算出子位图的数量，再为各个子位图分配内存空间以确定子位图的地址，最后将子位图的地址记录下来，以便于在后续过程中根据预先记录的子位图的地址查找子位图。可见，该方法将存储池的位图拆分为多个子位图，在分配内存时，由于会对各个子位图的地址进行记录，因此无需保证子位图之间的内存为连续的，只需保证各个子位图自身占用的内存为连续的即可，从而提升了位图的灵活性，能够满足扩容需求且无需浪费内存。此外，本申请还提供了一种全闪存储系统的位图管理装置、设备及计算机可读存储介质，其作用与上述方法相对应。

Description

一种全闪存储系统的位图管理方法

技术领域

本申请涉及计算机领域，特别涉及一种全闪存储系统的位图管理方法、装置、设备及计算机可读存储介质。

背景技术

全闪存储是存储发展的一个重要方向，与传统存储相比，全闪存储除在性能上具有绝对优势外，数据组织方式的主要区别在于，传统存储的数据存放方式为覆盖写方式，即向同一个逻辑地址写入数据时，每次都是写在同一个地方，并覆盖旧数据，而全闪存储则采用追加写方式，即向同一个逻辑地址写入数据时，每次都写在一个新地方，而旧数据不会被覆盖，而是等待后续被作为垃圾进行回收。

全闪系统在进行空间管理时，通常会将全闪系统中的SSD先构建成一个存储池，而后将存储池划分了若干个块(Block)，而后使用这些块进行数据的存储。对于这些块，系统会使用位图的方法来记录所有块的状态，在需要写入数据时，通过查询位图从而获得一个可用的块来完成数据写盘，当块写满便更新位图将其状态设置为等待回收，后续便可通过垃圾回收来完成对该块的空间回收工作。

通常位图是从内存中申请出一块连续的内存来表示的，简便易用，但也存在以下弊端：如果位图所表示的空间范围不变，即块数量不变，则可通过连续的位图来记录这些块的状态，但通常存储池要求能够支持扩容，而扩容后块的数量也将随着增多，此时需要的位图数量也会增加，此时位图的数量也需要相应增多，但由于位图使用连续内存，难以在原内存空间基础上拓展连续内存，因此导致位图难以扩容，进而导致存储池扩容功能难以实现；而如果预先按最大的块数量申请位图的内存空间，则当存储池空间较小时，又会导致额外的内存浪费。

综上，传统的位图管理方法都是为位图分配连续的内存空间，该内存空间一旦分配即固定下来，灵活性较差，导致无法满足扩容需求或浪费内存空间。

发明内容

本申请的目的是提供一种全闪存储系统的位图管理方法、装置、设备及计算机可读存储介质，用以解决传统的位图管理方法只能为位图分配连续固定的内存，灵活性较差，导致无法满足扩容需求或浪费内存空间的问题。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种全闪存储系统的位图管理方法，包括：

响应于为存储池创建位图的指令，确定所述存储池中块的数量；

根据所述块的数量计算子位图的数量，其中，所述子位图用于记录一个或多个块的状态，所述子位图的数量的子位图共同构成所述存储池的位图；

为各个所述子位图分配内存空间，以确定各个所述子位图的地址；

对所述子位图的地址进行记录，以便于在后续过程中根据预先记录的子位图的地址查找子位图。

可选的，在所述对所述子位图的地址进行记录之后，还包括：

在所述存储池扩容后，确定所述存储池中新增块的数量；

根据所述新增块的数量计算新增子位图的数量；

为各个所述新增子位图分配内存空间，以确定各个所述新增子位图的地址；

对所述新增子位图的地址进行记录。

可选的，所述对所述子位图的地址进行记录，具体包括：

将所述子位图的地址按照预设数据结构进行记录，其中，所述预设数据结构为以下任意一项：数组、链表、树。

可选的，所述对所述子位图的地址进行记录，具体包括：

将所述子位图的地址写入预先创建的地址记录数组；

所述根据所述新增块的数量计算新增子位图的数量，具体包括：

获取所述地址记录数组中最后一个数组元素，确定该数组元素指向的子位图的剩余空间；

根据所述剩余空间和所述新增块的数量计算新增子位图的数量。

可选的，所述根据所述块的数量计算子位图的数量，具体包括：

根据所述块的数量以及预先设置的子位图最大能够记录的块的数量，计算得到所述子位图的数量。

可选的，所述根据预先记录的子位图的地址查找子位图，具体包括：

确定目标块的标识信息；

根据所述目标块的标识信息和所述最大能够记录的块的数量，计算得到所述目标块的子位图的标识信息；

根据所述子位图的标识信息，从预先记录的子位图地址中查找到目标地址；

根据所述目标地址，查找所述目标块的子位图。

相应的，本申请还提供了一种全闪存储系统的位图管理装置，包括：

块数量计算模块：用于响应于为存储池创建位图的指令，确定所述存储池中块的数量；

子位图数量计算模块：用于根据所述块的数量计算子位图的数量，其中，所述子位图用于记录一个或多个块的状态，所述子位图的数量的子位图共同构成所述存储池的位图；

子位图地址确定模块：用于为各个所述子位图分配内存空间，以确定各个所述子位图的地址；

子位图地址记录模块：用于对所述子位图的地址进行记录，以便于在后续过程中根据预先记录的子位图的地址查找子位图。

可选的，所述装置还包括：

新增块数量计算模块：用于在所述存储池扩容后，确定所述存储池中新增块的数量；

新增子位图计算模块：用于根据所述新增块的数量计算新增子位图的数量；

新增子位图地址确定模块：用于为各个所述新增子位图分配内存空间，以确定各个所述新增子位图的地址；

新增子位图地址记录模块：用于对所述新增子位图的地址进行记录。

此外，本申请还提供了一种全闪存储系统的位图管理设备，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以实现如上任意一项所述的一种全闪存储系统的位图管理方法的步骤。

最后，本申请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，所述计算机可读存储介质上的计算机程序被处理器执行时用于实现如上任意一项所述的一种全闪存储系统的位图管理方法的步骤。

本申请所提供的一种全闪存储系统的位图管理方法，能响应于为存储池创建位图的指令确定存储池中块的数量，并据此计算出子位图的数量，再为各个子位图分配内存空间以确定子位图的地址，最后将子位图的地址记录下来，以便于在后续过程中根据预先记录的子位图的地址查找子位图。可见，该方法将存储池的位图拆分为多个子位图，在分配内存时，由于会对各个子位图的地址进行记录，因此无需保证子位图之间的内存为连续的，只需保证各个子位图自身占用的内存为连续的即可，从而提升了位图的灵活性，能够满足扩容需求且无需浪费内存。

此外，本申请还提供了一种全闪存储系统的位图管理装置、设备及计算机可读存储介质，其作用与上述方法相对应，这里不再赘述。

附图说明

为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请所提供的一种全闪存储系统的位图管理方法实施例一的实现流程图；

图2为本申请所提供的一种全闪存储系统的位图管理方法实施例二中子位图的创建过程示意图；

图3为本申请所提供的一种全闪存储系统的位图管理方法实施例二的地址记录数组到子位图之间的映射关系示意图；

图4为本申请所提供的一种全闪存储系统的位图管理方法实施例二中子位图的使用过程的示意图；

图5为本申请所提供的一种全闪存储系统的位图管理方法实施例二中子位图扩建的过程示意图；

图6为本申请所提供的一种全闪存储系统的位图管理装置实施例的功能框图；

图7为本申请所提供的一种全闪存储系统的位图管理设备实施例的结构示意图。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种全闪存储系统的位图管理方法、装置、设备及计算机可读存储介质，提升了位图占用内存的灵活性，能够满足存储池的扩容需求且无需浪费内存。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

下面对本申请提供的一种全闪存储系统的位图管理方法实施例一进行介绍，参见图1，实施例一包括：

步骤S101：响应于为存储池创建位图的指令，确定存储池中块的数量。

本实施例应用于全闪存储系统，全闪系统在进行空间管理时通常会将全闪存储系统中的SSD先构建成一个存储池，而后将存储池划分了若干个块(Block)，而后使用这些块进行数据的存储。

步骤S102：根据块的数量计算子位图的数量。

对于存储系统中的块，系统会使用位图的方法来记录其状态，本实施例中存储池的位图由多个子位图共同构成，每个子位图用于记录一个块组的状态，每个块组包括一个或多个块。

步骤S103：为各个子位图分配内存空间，以确定各个所述子位图的地址。

需要说明的是，本实施例在为子位图分配内存空间时，只需要保证各个子位图自身的内存为连续的，子位图之间的内存可以为离散的。

步骤S104：对子位图的地址进行记录，以便于在后续过程中根据预先记录的子位图的地址查找子位图。

本实施例对子位图的地址的记录方式不进行限定，具体可以采用预设的数据结构对子位图的地址进行记录，上述预设的数据结构具体可以为数组、链表、树等。

本实施例所提供一种全闪存储系统的位图管理方法，能响应于为存储池创建位图的指令确定存储池中块的数量，并据此计算出子位图的数量，再为各个子位图分配内存空间以确定子位图的地址，最后将子位图的地址记录下来，以便于在后续过程中根据预先记录的子位图的地址查找子位图。可见，该方法将存储池的位图拆分为多个子位图，在分配内存时，由于会对各个子位图的地址进行记录，因此无需保证子位图之间的内存为连续的，只需保证各个子位图自身占用的内存为连续的即可，从而提升了位图的灵活性，能够满足扩容需求且无需浪费内存。

下面开始详细介绍本申请提供的一种全闪存储系统的位图管理方法实施例二，实施例二基于上述实施例一实现，并在实施例一的基础上进行了一定程度上的拓展。

具体的，实施例二采用数组的数据格式来记录各个子位图的地址，参见图2，实施例二包括以下步骤：

步骤S201：响应于为存储池创建位图的指令，确定存储池中块的数量。

上述存储池中块的数量具体可以为存储池所能容纳的Block的最大数量。

步骤S202：根据块的数量以及预先设置的子位图最大能够记录的块的数量，计算得到子位图的数量，并创建地址记录数组。

具体的，构建一个元素数量等于或大于上述子位图数量的数组，其中数组的每个元素都指向一个独立子位图的地址，如图3所示。子位图用于记录有限且固定数量的Block的状态，具体数量根据系统实际需要设定，本实施例假定每个子位图能表示的Block数量为M，相当于每个数组元素能表示的Block数量为M。

步骤S203：为各个子位图分配内存空间，以确定各个子位图的地址。

其中，各个子位图之间不需要内存连续，且相互之间无关联。

步骤S204：将子位图的地址写入预先创建的地址记录数组，以便于在后续过程中根据地址记录数组查找子位图。

上面对为存储池创建位图的过程进行了介绍，下面简要介绍位图的使用过程，如图4所示，该过程包括：

步骤S401：确定目标块的标识信息。

上述目标块是指状态发生变化的块或块组。

步骤S402：根据目标块的标识信息和子位图最大能够记录的块的数量，计算得到目标块的子位图的标识信息。

上述目标块的子位图是指用于记录目标块的状态的子位图，具体可以通过取余等操作确定子位图的标识信息。

步骤S403：根据子位图的标识信息，从预先记录的子位图地址中查找到目标地址。

具体可以从地址记录数组中查找到与标识信息相对应的地址，该地址即为目标地址。

步骤S404：根据目标地址，找到目标块的子位图。

步骤S405：从该子位图中找到用于记录目标块的位，并更新该位的数值。

综上所述，在使用位图时，首先根据Block的ID和每个子位图能够保存的Block的数量，计算出目标Block所在的位图的ID(即数据的下标)，而后从地址记录数组中找到子位图的地址，进而找到子位图并从中找出记录目标Block的位置，最后通过修改子位图中相应位的值完成Block的状态记录。

上面对存储池位图的创建过程、以及位图的使用过程进行了介绍，下面对存储池扩容时位图进行相应的扩容的过程进行介绍，参见图5，该过程包括：

步骤S501：在存储池扩容后，确定存储池中新增块的数量。

步骤S502：根据新增块的数量计算新增子位图的数量。

其中，上述新增块是指存储池扩容后增加的块，上述新增子位图是指用于记录增加的块的状态的子位图。值得一提的是，在实际的应用场景中，可能有存在剩余空间的子位图，因此，作为一种可选的实施方式，优先考虑利用存在剩余空间的子位图记录新增的块的状态，若新增块的数量较多，再为剩余的新增块创建新增子位图。也就是说，步骤S502具体可以包括：

步骤S5021：获取所述地址记录数组中最后一个数组元素，确定该数组元素指向的子位图的剩余空间；

步骤S5022：根据所述剩余空间和所述新增块的数量计算新增子位图的数量。

步骤S503：为各个新增子位图分配内存空间，以确定各个新增子位图的地址。

步骤S504：对新增子位图的地址进行记录。

综上所述，当存储池的容量增加时，首先确定增加的容量需要的Block的数量，而后对比最后一个小位图中剩余的空间是否可以容纳这些Block，如果不能容纳，则通过计算Block需要使用的子位图的数量，从内存中申请相对应的空间来存放新的子位图，并把各个子位图的地址依次追加到数组中保存。由于各个子位图是相互独立的，因此在申请新空间时，只需要保证每个子位图的空间内存是连续的即可，而不要求所有子位图必须使用一个连续的大内存。

可见，本实施例提供的一种全闪存储系统的位图管理方法，通过改进位图管理方式，将位图使用过程中传统的需要一个连续大位图的方式改为使用若干个相互独立的子位图，使得不需要预先申请大块连续内存共位图使用，从而增加了位图管理的便利性，同时也使得需要进行位图扩容时，更加容易，提高了灵活度。

下面对本申请实施例提供的一种全闪存储系统的位图管理装置实施例进行介绍，下文描述的一种全闪存储系统的位图管理装置与上文描述的一种全闪存储系统的位图管理方法可相互对应参照。

如图6所示，该装置实施例包括：

块数量计算模块601：用于响应于为存储池创建位图的指令，确定所述存储池中块的数量；

子位图数量计算模块602：用于根据所述块的数量计算子位图的数量，其中，所述子位图用于记录一个或多个块的状态，所述子位图的数量的子位图共同构成所述存储池的位图；

子位图地址确定模块603：用于为各个所述子位图分配内存空间，以确定各个所述子位图的地址；

子位图地址记录模块604：用于对所述子位图的地址进行记录，以便于在后续过程中根据预先记录的子位图的地址查找子位图。

作为一种可选的实施方式，所述装置还包括：

新增块数量计算模块605：用于在所述存储池扩容后，确定所述存储池中新增块的数量；

新增子位图计算模块606：用于根据所述新增块的数量计算新增子位图的数量；

新增子位图地址确定模块607：用于为各个所述新增子位图分配内存空间，以确定各个所述新增子位图的地址；

新增子位图地址记录模块608：用于对所述新增子位图的地址进行记录。

本实施例的一种全闪存储系统的位图管理装置用于实现前述的一种全闪存储系统的位图管理方法，因此该装置中的具体实施方式可见前文中的一种全闪存储系统的位图管理方法的实施例部分，例如，块数量计算模块601、子位图数量计算模块602、子位图地址确定模块603、子位图地址记录模块604，分别用于实现上述筛选胶囊内镜拍摄的图像的方法中步骤S101，S102，S103，S104。所以，其具体实施方式可以参照相应的各个部分实施例的描述，在此不再展开介绍。

另外，由于本实施例的一种全闪存储系统的位图管理装置用于实现前述的一种全闪存储系统的位图管理方法，因此其作用与上述方法的作用相对应，这里不再赘述。

此外，本申请还提供了一种全闪存储系统的位图管理设备实施例，如图7所示，该设备包括：

存储器701：用于存储计算机程序；

处理器702：用于执行所述计算机程序以实现如上任意一项所述的一种全闪存储系统的位图管理方法的步骤。

本实施例的一种全闪存储系统的位图管理设备、计算机可读存储介质用于实现前述的一种全闪存储系统的位图管理方法，因此该设备、计算机可读存储介质的具体实施方式可见前文中的一种全闪存储系统的位图管理方法的实施例部分，且二者的作用与上述方法实施例相对应，这里不再赘述。

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它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或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。

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申请的范围。

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。

以上对本申请所提供的一种全闪存储系统的位图管理方法、装置、设备以及计算机可读存储介质进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种全闪存储系统的位图管理方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述对所述子位图的地址进行记录之后，还包括：

在所述存储池扩容后，确定所述存储池中新增块的数量；

根据所述新增块的数量计算新增子位图的数量；

对所述新增子位图的地址进行记录。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述子位图的地址进行记录，具体包括：

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述子位图的地址进行记录，具体包括：

将所述子位图的地址写入预先创建的地址记录数组；

5.如权利要求1-4任意一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述块的数量计算子位图的数量，具体包括：

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据预先记录的子位图的地址查找子位图，具体包括：

确定目标块的标识信息；

根据所述目标地址，查找所述目标块的子位图。

7.一种全闪存储系统的位图管理装置，其特征在于，包括：

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

9.一种全闪存储系统的位图管理设备，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以实现如权利要求1-6任意一项所述的一种全闪存储系统的位图管理方法的步骤。

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，所述计算机可读存储介质上的计算机程序被处理器执行时用于实现如权利要求1-6任意一项所述的一种全闪存储系统的位图管理方法的步骤。