CN110223726B - 一种增加ssd使用寿命的方法及其系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种增加SSD使用寿命的方法及其系统；其中，方法，包括：S1，主机下发写数据命令；S2，对写数据命令序列的逻辑地址进行统计分析；S3，判断逻辑地址是否连续；若是，进入S4；若否，则进入S8；S4，写入连续数据，并将数据写入SLC Cache；S5，判断连续数据在搬移时是否为热数据；若是，进入S6；若否，则进入S7；S6，将热数据保留在SLC Cache中，并对热数据进行冷却；S7，将数据搬移至TLC，进入S9；S8，将数据写入TLC，并补无效数据；S9，更新映射表信息，完成写数据。本发明提高了读性能，又避免产生写放大，有效降低了Flash的磨损程度，增加了SSD使用寿命。

Description

一种增加SSD使用寿命的方法及其系统
技术领域
本发明涉及固态硬盘使用寿命技术领域，更具体地说是指一种增加SSD使用寿命的方法及其系统。
背景技术
FTL算法对SSD(固态硬盘)的性能及使用寿命产生着极其重要的影响，使用同样TLC闪存的SSD，不同的FTL算法的产品，性能参数差别很大；大部分TLC SSD会根据SSD本身的容量划分固定比例的空间用于实现SLC Cache，这部分空间只有当SSD实际使用容量超过SSD本身容量减去SLC Cache之差后，就不再承担SLC Cache缓存义务，重新变成TLC区域，这样做的好处是SLC Cache专属区域只有实际使用容量超过临界值时才会被解散，在绝大多数没有达到临界值时，SLC Cache就可以全部参与为SSD读写加速；但由于不同的SSD厂商FTL算法不同，对SLC Cache的使用效率和产生的写方大也不同，导致性能差别很大。
目前大部分SLC Cache的使用过程中，因为不断做数据搬移，不可避免的会产生一倍的写放大，降低了SSD的使用寿命；因此，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，提供一种增加SSD使用寿命的方法及其系统。
为实现上述目的，本发明采用于下技术方案：
一种增加SSD使用寿命的方法，包括以下步骤：
S1，主机下发写数据命令；
S2，对写数据命令序列的逻辑地址进行统计分析；
S3，判断逻辑地址是否连续；若是，进入S4；若否，则进入S8；
S4，写入连续数据，并将数据写入SLC Cache；
S5，判断连续数据在搬移时是否为热数据；若是，进入S6；若否，则进入S7；
S6，将热数据保留在SLC Cache中，并对热数据进行冷却；
S7，将数据搬移至TLC，进入S9；
S8，将数据写入TLC，并补无效数据；
S9，更新映射表信息，完成写数据。
其进一步技术方案为：所述S2中，FTL分析写入数据的内容，对写数据命令序列的逻辑地址进行统计分析。
其进一步技术方案为：所述S6包括：
S61，将热数据保留在SLC Cache中；
S62，对热数据进行冷却。
其进一步技术方案为：所述S9包括：
S91，更新映射表信息；
S92，完成写数据。
其进一步技术方案为：所述S9中，还包括：读数据从TLC中读取。
一种增加SSD使用寿命的系统，包括：下发单元，统计分析单元，第一判断单元，第一写入单元，第二判断单元，保留冷却单元，搬移单元，第二写入单元，及更新完成单元；
所述下发单元，用于主机下发写数据命令；
所述统计分析单元，用于对写数据命令序列的逻辑地址进行统计分析；
所述第一判断单元，用于判断逻辑地址是否连续；
所述第一写入单元，用于写入连续数据，并将数据写入SLC Cache；
所述第二判断单元，用于判断连续数据在搬移时是否为热数据；
所述保留冷却单元，用于将热数据保留在SLC Cache中，并对热数据进行冷却；
所述搬移单元，用于将数据搬移至TLC；
所述第二写入单元，用于将数据写入TLC，并补无效数据；
所述更新完成单元，用于更新映射表信息，完成写数据。
其进一步技术方案为：所述统计分析单元中，FTL分析写入数据的内容，对写数据命令序列的逻辑地址进行统计分析。
其进一步技术方案为：所述保留冷却单元包括保留模块和冷却模块；
所述保留模块，用于将热数据保留在SLC Cache中；
所述冷却模块，用于对热数据进行冷却。
其进一步技术方案为：所述更新完成单元包括更新模块和完成模块；
所述更新模块，用于更新映射表信；
所述完成模块，用于完成写数据。
其进一步技术方案为：所述更新完成单元还包括：读数据从TLC中读取。
本发明与现有技术相比的有益效果是：主机写入数据时，分析数据内容，如果是不连续数据，优先写入TLC中，提高了SLC Cache的使用效率，且对于写入SLC Cache的数据，根据数据的冷热决定处理策略，如果是热数据，由于很快会被更新，因此没必要写入TLC增加写放大，而是等待数据冷却后再搬移到TLC，这种处理策略可以有效减少写放大，增加SSD使用寿命，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为各类型闪存的性能对比示意图；
图2为现有技术中SLC Cache的使用流程示意图；
图3为本发明一种增加SSD使用寿命的方法流程图；
图4为本发明一种增加SSD使用寿命的系统方框图。
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，目前NAND Flash闪存芯片是SSD(Solid StateDisk)存储数据的主要部分；闪存分SLC、MLC、TLC、QLC，它指的是一个存储单元存储的比特数；如图1所示，SLC(Single-Level Cell)，即单个存储单元存储一比特的数据，SLC速度快，寿命长(约5-10万次擦写寿命)，但价格超贵(约为MLC3倍以上的价格)；MLC(Multi-LevelCell)，即单个存储单元存储多比特(但一般指两比特)的数据；TLC(Triple-Level Cell)，即单个存储单元存储三比特的数据，速度慢，寿命短(约500-1500次擦写寿命)，价格便宜，目前市场主流的闪存芯片是TLC；但是由于TLC速度慢、可擦写次数少，SLC速度快，可擦写次数多，并且闪存芯片都支持将TLC切换为SLC使用，因此大部分SSD厂商选择使用SLC Cache来提高SSD的读写性能。
其中，如图2所示的现有技术，Host(主机)下发写命令，FTL首先判断是否可以申请使用SLC Cache，如果申请成功，则将数据写入SLC，后续通过后台搬移到TLC，如果申请失败，说明SLC Cache已用尽，则将数据直接写入TLC；这样做可以明显提升读写性能，但同时因为不断做数据搬移，不可避免的会产生一倍的写放大，降低了SSD的使用寿命。
如图3所示，本发明公开了一种增加SSD使用寿命的方法，包括以下步骤：
S1，主机下发写数据命令；
S2，对写数据命令序列的逻辑地址进行统计分析；
S3，判断逻辑地址是否连续；若是，进入S4；若否，则进入S8；
S4，写入连续数据，并将数据写入SLC Cache；
S5，判断连续数据在搬移时是否为热数据；若是，进入S6；若否，则进入S7；
S6，将热数据保留在SLC Cache中，并对热数据进行冷却；
S7，将数据搬移至TLC，进入S9；
S8，将数据写入TLC，并补无效数据；
S9，更新映射表信息，完成写数据。
其中，所述S2中，FTL分析写入数据的内容，对写数据命令序列的逻辑地址进行统计分析。
其中，所述S6包括：
S61，将热数据保留在SLC Cache中；
S62，对热数据进行冷却。
其中，所述S9包括：
S91，更新映射表信息；
S92，完成写数据。
进一步地，所述S9中，还包括：读数据从TLC中读取。
本发明在主机写入数据时，首先分析数据内容，如果是不连续数据，因为需要补无效数据，写SLC造成浪费，因此优先写入TLC，提高SLC Cache的使用效率；对于写入SLCCache的数据，根据数据的冷热决定处理策略，如果是热数据，由于很快会被更新，因此暂时保留在SLC，既可以提高读性能，又避免产生写放大，等待数据冷却后再搬移到TLC，有效降低了Flash的磨损程度，增加了SSD使用寿命。
如图4所示，本发明公开了一种增加SSD使用寿命的系统，包括：下发单元10，统计分析单元20，第一判断单元30，第一写入单元40，第二判断单元50，保留冷却单元60，搬移单元70，第二写入单元80，及更新完成单元90；
所述下发单元10，用于主机下发写数据命令；
所述统计分析单元20，用于对写数据命令序列的逻辑地址进行统计分析；
所述第一判断单元30，用于判断逻辑地址是否连续；
所述第一写入单元40，用于写入连续数据，并将数据写入SLC Cache；
所述第二判断单元50，用于判断连续数据在搬移时是否为热数据；
所述保留冷却单元60，用于将热数据保留在SLC Cache中，并对热数据进行冷却；
所述搬移单元70，用于将数据搬移至TLC；
所述第二写入单元80，用于将数据写入TLC，并补无效数据；
所述更新完成单元90，用于更新映射表信息，完成写数据。
其中，所述统计分析单元20中，FTL分析写入数据的内容，对写数据命令序列的逻辑地址进行统计分析。
其中，所述保留冷却单元60包括保留模块61和冷却模块62；
所述保留模块61，用于将热数据保留在SLC Cache中；
所述冷却模块62，用于对热数据进行冷却。
其中，所述更新完成单元90包括更新模块91和完成模块92；
所述更新模块91，用于更新映射表信；
所述完成模块92，用于完成写数据。
进一步地，所述更新完成单元90还包括：读数据从TLC中读取。
本发明提高了读性能，又避免产生写放大，有效降低了Flash的磨损程度，增加了SSD使用寿命。
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)

1.一种增加SSD使用寿命的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，主机下发写数据命令；
S2，对写数据命令序列的逻辑地址进行统计分析；
S3，判断逻辑地址是否连续；若是，进入S4；若否，则进入S8；
S4，写入连续数据，并将数据写入SLC Cache；
S5，判断连续数据在搬移时是否为热数据；若是，进入S6；若否，则进入S7；
S6，将热数据保留在SLC Cache中，并对热数据进行冷却；
S7，将数据搬移至TLC，进入S9；
S8，将数据写入TLC，并补无效数据；
S9，更新映射表信息，完成写数据；
所述S2中，FTL分析写入数据的内容，对写数据命令序列的逻辑地址进行统计分析；
所述S6包括：
S61，将热数据保留在SLC Cache中；
S62，对热数据进行冷却；
其中，在主机写入数据时，首先分析数据内容，如果是不连续数据，因为需要补无效数据，写SLC造成浪费，因此优先写入TLC；对于写入SLC Cache的数据，根据数据的冷热决定处理策略，如果是热数据，由于很快会被更新，因此暂时保留在SLC。
2.根据权利要求1所述的一种增加SSD使用寿命的方法，其特征在于，所述S9包括：
S91，更新映射表信息；
S92，完成写数据。
3.根据权利要求2所述的一种增加SSD使用寿命的方法，其特征在于，所述S9中，还包括：读数据从TLC中读取。
4.一种增加SSD使用寿命的系统，其特征在于，包括：下发单元，统计分析单元，第一判断单元，第一写入单元，第二判断单元，保留冷却单元，搬移单元，第二写入单元，及更新完成单元；
所述下发单元，用于主机下发写数据命令；
所述统计分析单元，用于对写数据命令序列的逻辑地址进行统计分析；
所述第一判断单元，用于判断逻辑地址是否连续；
所述第一写入单元，用于写入连续数据，并将数据写入SLC Cache；
所述第二判断单元，用于判断连续数据在搬移时是否为热数据；
所述保留冷却单元，用于将热数据保留在SLC Cache中，并对热数据进行冷却；
所述搬移单元，用于将数据搬移至TLC；
所述第二写入单元，用于将数据写入TLC，并补无效数据；
所述更新完成单元，用于更新映射表信息，完成写数据；
所述统计分析单元中，FTL分析写入数据的内容，对写数据命令序列的逻辑地址进行统计分析；
所述保留冷却单元包括保留模块和冷却模块；
所述保留模块，用于将热数据保留在SLC Cache中；
所述冷却模块，用于对热数据进行冷却；
其中，在主机写入数据时，首先分析数据内容，如果是不连续数据，因为需要补无效数据，写SLC造成浪费，因此优先写入TLC；对于写入SLC Cache的数据，根据数据的冷热决定处理策略，如果是热数据，由于很快会被更新，因此暂时保留在SLC。
5.根据权利要求4所述的一种增加SSD使用寿命的系统，其特征在于，所述更新完成单元包括更新模块和完成模块；
所述更新模块，用于更新映射表信；
所述完成模块，用于完成写数据。
6.根据权利要求5所述的一种增加SSD使用寿命的系统，其特征在于，所述更新完成单元还包括：读数据从TLC中读取。
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