CN110275596B - 基于固态硬盘的上电初始化加速方法、装置和计算机设备 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种基于固态硬盘的上电初始化加速方法、装置、计算机设备和存储介质，其中该方法包括：获取基于固态硬盘的上电初始化加速请求；根据所述请求判断写入点上RAID条带的数据是否完整；若所述写入点上RAID条带的数据不完整，则在所述RAID条带未写入部分中填充无效数据；当不完整的RAID条带被填充完整后，执行写入用户数据以实现上电后的快速响应。本发明通过对上电时不完整RAID条带内填入无效数据方式规避RAID校验数据重建过程，从而提升上电初始化速度，进而提升了固态硬盘读写性能。

Description

基于固态硬盘的上电初始化加速方法、装置和计算机设备
技术领域
本发明涉及固态硬盘技术领域，特别是涉及一种基于固态硬盘的上电初始化加速方法、装置、计算机设备和存储介质。
背景技术
目前，SSD(固态硬盘)已经被广泛应用于各种场合，由于其在性能、功耗、环境适应性等方面的优秀指标，正逐步替换传统的硬盘。随着固态硬盘技术的发展，大部分固态硬盘的固件中都引入了盘内RAID保护功能。盘内RAID保护可以在NAND Flash出现数据丢失时，大概率得通过RAID纠错恢复丢失数据，从而得到更好的盘内数据安全性。
然而，当前任何一种RAID保护原理都需要额外生成校验数据，校验数据需要伴随着用户有效数据一起写入NAND flash，在用户数据写入时，实时更新着校验数据，若此时掉电，再次上电时，最后写入点的校验数据丢失。在传统的技术手段中，需要通过读取写入点上不完整RAID条带内数据进行校验数据重建，该操作较为耗时，影响了上电初始化时间，降低上电初始化的速度。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种可以提升上电初始化速度的基于固态硬盘的上电初始化加速方法、装置、计算机设备和存储介质。
一种基于固态硬盘的上电初始化加速方法，所述方法包括：
获取基于固态硬盘的上电初始化加速请求；
根据所述请求判断写入点上RAID条带的数据是否完整；
若所述写入点上RAID条带的数据不完整，则在所述RAID条带未写入部分中填充无效数据；
当不完整的RAID条带被填充完整后，执行写入用户数据以实现上电后的快速响应。
在其中一个实施例中，在所述当不完整的RAID条带被填充完整后，执行写入用户数据以实现上电后的快速响应的步骤之后还包括：
上电完成后将所述不完整的RAID条带内的有效数据进行搬移。
在其中一个实施例中，所述若所述写入点上RAID条带的数据不完整，则在所述RAID条带未写入部分中填充无效数据的步骤还包括：
若所述写入点上RAID条带的数据不完整，则在RAID条带的page数据中写入无效数据；
在RAID条带的parity数据中写入无效数据。
在其中一个实施例中，在所述根据所述请求判断写入点上RAID条带的数据是否完整的步骤之后还包括：
若所述写入点上RAID条带的数据为完整的，则直接执行写入用户数据以实现上电后的快速响应。
一种基于固态硬盘的上电初始化加速装置，所述装置包括：
获取模块，所述获取模块用于获取基于固态硬盘的上电初始化加速请求；
判断模块，所述判断模块用于根据所述请求判断写入点上RAID条带的数据是否完整；
数据填充模块，所述数据填充模块用于若所述写入点上RAID条带的数据不完整，则在所述RAID条带未写入部分中填充无效数据；
第一执行模块，所述第一执行模块用于当不完整的RAID条带被填充完整后，执行写入用户数据以实现上电后的快速响应。
在其中一个实施例中，所述装置还包括数据搬移模块，所述数据搬移模块用于：
上电完成后将所述不完整的RAID条带内的有效数据进行搬移。
在其中一个实施例中，所述数据填充模块还用于：
若所述写入点上RAID条带的数据不完整，则在RAID条带的page数据中写入无效数据；
在RAID条带的parity数据中写入无效数据。
在其中一个实施例中，所述装置还包括第二执行模块，所述第二执行模块用于：
若所述写入点上RAID条带的数据为完整的，则直接执行写入用户数据以实现上电后的快速响应。
一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意一项方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，其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上述任意一项方法的步骤。
上述基于固态硬盘的上电初始化加速方法、装置、计算机设备和存储介质，通过获取基于固态硬盘的上电初始化加速请求；根据所述请求判断写入点上RAID条带的数据是否完整；若所述写入点上RAID条带的数据不完整，则在所述RAID条带未写入部分中填充无效数据；当不完整的RAID条带被填充完整后，执行写入用户数据以实现上电后的快速响应。本发明通过对上电时不完整RAID条带内填入无效数据方式规避RAID校验数据重建过程，从而提升上电初始化速度，进而提升了固态硬盘读写性能。
附图说明
图1A为完整的RAID条带的结构示意图；
图1B为不完整的RAID条带的结构示意图；
图2为传统技术中进行校验数据重建的示意图；
图3为一个实施例中基于固态硬盘的上电初始化加速方法的流程示意图；
图4为另一个实施例中基于固态硬盘的上电初始化加速方法的流程示意图；
图5为再一个实施例中基于固态硬盘的上电初始化加速方法的流程示意图；
图6为一个实施例中对不完整RAID条带填充无效数据的示意图；
图7为一个实施例中填充无效数据后继续写入的示意图；
图8为一个实施例中不完整条带数据搬运的示意图；
图9为一个实施例中基于固态硬盘的上电初始化加速装置的结构框图；
图10为另一个实施例中基于固态硬盘的上电初始化加速装置的结构框图；
图11为再一个实施例中基于固态硬盘的上电初始化加速装置的结构框图；
图12为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
固态硬盘内部RAID模式针对内部固定数据块(如以NAND FLASH page为单位)组成RAID条带。具体地，如图1A所示，根据用户数据的依次写入，每7个page数据产生1个parity数据，parity数据为7个page数据通过异或操作产生，待7个数据都写入后将parity数据写入第8个page，这8个page组成一个完整的RAID条带。在用户数据写入过程中，可能出现RAID条带未写完就掉电的情况，则下次上电时，写入点会出现如图1B所示不完整的RAID条带的现象。由于parity数据是用户数据写入时实时异或更新获得，且一般存在易失性存储设备中，掉电后就丢失，所以在重新上电后，常规的方式如图2所示，通过读取不完整RAID条带内数据，通过异或的方式重建parity数据，从而继续后续的数据写入。该方式需要读取多个page，并进行异或(XOR)操作，异或操作往往耗时严重，在这些操作完成前将无法进行数据的写入，这将影响固态硬盘上电后的系统响应时间。
本发明基于上述技术问题提出一种固态硬盘RAID模式下上电初始化加速方式，通过对上电时不完整RAID条带内填入无效数据方式规避RAID校验数据重建过程，从而提升上电初始化速度。
在一个实施例中，如图3所示，提供了一种基于固态硬盘的上电初始化加速方法，该方法包括：
步骤302，获取基于固态硬盘的上电初始化加速请求；
步骤304，根据请求判断写入点上RAID条带的数据是否完整；
步骤306，若写入点上RAID条带的数据不完整，则在RAID条带未写入部分中填充无效数据；
步骤308，当不完整的RAID条带被填充完整后，执行写入用户数据以实现上电后的快速响应。
具体地，首先，获取基于固态硬盘的上电初始化加速请求。由于在用户的上次写入过程中，可能出现RAID条带未写完就掉电的情况，则下次上电时，写入点会出现不完整的RAID条带的现象。因此，根据该请求，针对写入点上的RAID条带，对该次写入点上的RAID条带的数据进行判断，判断RAID条带的数据是否完整。若写入点上RAID条带的数据不完整，对未写入部分写入无效数据。具体可参考图6所示，通过这种方式规避耗时严重的异或操作。待不完整的RAID条带被填充完整后，即可写入用户数据，实现上电后的快速响应。具体可参考图7所示的填充无效数据后继续写入的示意图。
在本实施例中，通过获取基于固态硬盘的上电初始化加速请求；根据请求判断写入点上RAID条带的数据是否完整；若写入点上RAID条带的数据不完整，则在RAID条带未写入部分中填充无效数据；当不完整的RAID条带被填充完整后，执行写入用户数据以实现上电后的快速响应。本实施例通过对上电时不完整RAID条带内填入无效数据方式规避RAID校验数据重建过程，从而提升上电初始化速度，进而提升了固态硬盘读写性能。
在一个实施例中，如图4所示，提供了一种基于固态硬盘的上电初始化加速方法，该方法包括：
步骤402，获取基于固态硬盘的上电初始化加速请求；
步骤404，根据请求判断写入点上RAID条带的数据是否完整；
步骤406，若写入点上RAID条带的数据不完整，则在RAID条带未写入部分中填充无效数据；
步骤408，当不完整的RAID条带被填充完整后，执行写入用户数据以实现上电后的快速响应；
步骤410，上电完成后将不完整的RAID条带内的有效数据进行搬移。
具体地，首先，获取基于固态硬盘的上电初始化加速请求。由于在用户的上次写入过程中，可能出现RAID条带未写完就掉电的情况，则下次上电时，写入点会出现不完整的RAID条带的现象。因此，根据该请求，针对写入点上的RAID条带，对该次写入点上的RAID条带的数据进行判断，判断RAID条带的数据是否完整。
在一个实施例中，若写入点上RAID条带的数据为完整的，则直接执行写入用户数据以实现上电后的快速响应。
在一个实施例中，若写入点上RAID条带的数据不完整，对未写入部分写入无效数据。具体可参考图6所示，通过这种方式规避耗时严重的异或操作。待不完整的RAID条带被填充完整后，即可写入用户数据，实现上电后的快速响应。具体可参考图7所示的填充无效数据后继续写入的示意图。由于该不完整条带填入了无效数据，所以该条带内数据暂时性失去了RAID保护功能，所以在上电后，如图8所示，需要对相关RAID条带内有效数据进行搬移。由于仅需要对特定RAID条带进行搬移，且可放于系统空闲时进行，所以该操作对整体性能不会有较大影响。
在本实施例中，对上次掉电造成的不完整RAID条带的校验数据不重建，使用无效数据临时性填充不完整RAID条带，待上电完成后再进行不完整条带的搬移，从而减少了上电初始化期间RAID条带重建耗时，实现了上电初始化加速。
在一个实施例中，如图5所示，提供了一种基于固态硬盘的上电初始化加速方法，该方法中若写入点上RAID条带的数据不完整，则在RAID条带未写入部分中填充无效数据的步骤还包括：
步骤502，若写入点上RAID条带的数据不完整，则在RAID条带的page数据中写入无效数据；
步骤504，在RAID条带的parity数据中写入无效数据。
具体地，参考图6的对不完整RAID条带填充无效数据的示意图。通常，根据用户数据的依次写入，每7个page数据产生1个parity数据，parity数据为7个page数据通过异或操作产生，待7个数据都写入后将parity数据写入第8个page，这8个page组成一个完整的RAID条带。在用户数据写入过程中，可能出现RAID条带未写完就掉电的情况，则下次上电时，写入点会出现不完整的RAID条带的现象。在本实施例中，为了避免重建parity数据所带来的大量异或运算，分别在RAID条带的page数据以及parity数据中写入临时的无效数据。使用无效数据临时性填充不完整RAID条带，待上电完成后再进行不完整条带的搬移，，从而减少了上电初始化期间RAID条带重建耗时，实现了上电初始化加速。
在本实施例中，针对写入点上的不完整RAID条带，对未写入部分写入无效数据。通过这种方式规避耗时严重的异或操作。
应该理解的是，虽然图3-5的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图3-5中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图9所示，提供了一种基于固态硬盘的上电初始化加速装置900，该装置包括：
获取模块901，用于获取基于固态硬盘的上电初始化加速请求；
判断模块902，用于根据请求判断写入点上RAID条带的数据是否完整；
数据填充模块903，用于若写入点上RAID条带的数据不完整，则在RAID条带未写入部分中填充无效数据；
第一执行模块904，用于当不完整的RAID条带被填充完整后，执行写入用户数据以实现上电后的快速响应。
在一个实施例中，如图10所示，提供了一种基于固态硬盘的上电初始化加速装置900，该装置还包括数据搬移模块905，用于：
上电完成后将不完整的RAID条带内的有效数据进行搬移。
在一个实施例中，数据填充模块903还用于：
若写入点上RAID条带的数据不完整，则在RAID条带的page数据中写入无效数据；
在RAID条带的parity数据中写入无效数据。
在一个实施例中，如图11所示，提供了一种基于固态硬盘的上电初始化加速装置900，该装置还包括第二执行模块906，用于：
若所述写入点上RAID条带的数据为完整的，则直接执行写入用户数据以实现上电后的快速响应。
关于基于固态硬盘的上电初始化加速装置的具体限定可以参见上文中对于基于固态硬盘的上电初始化加速方法的限定，在此不再赘述。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，其内部结构图可以如图12所示。该计算机设备包括通过装置总线连接的处理器、存储器以及网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作装置、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作装置和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种基于固态硬盘的上电初始化加速方法。
本领域技术人员可以理解，图12中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以上各个方法实施例中的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以上各个方法实施例中的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种基于固态硬盘的上电初始化加速方法，所述方法包括：
获取基于固态硬盘的上电初始化加速请求；
根据所述请求判断写入点上RAID条带的数据是否完整；
若所述写入点上RAID条带的数据不完整，则在所述RAID条带未写入部分中填充无效数据；所述若所述写入点上RAID条带的数据不完整，则在所述RAID条带未写入部分中填充无效数据的步骤还包括若所述写入点上RAID条带的数据不完整，则在RAID条带的page数据中写入无效数据；在RAID条带的parity数据中写入无效数据；
当不完整的RAID条带被填充完整后，执行写入用户数据以实现上电后的快速响应；
上电完成后将所述不完整的RAID条带内的有效数据进行搬移。
2.根据权利要求1所述的基于固态硬盘的上电初始化加速方法，其特征在于，在所述根据所述请求判断写入点上RAID条带的数据是否完整的步骤之后还包括：
若所述写入点上RAID条带的数据为完整的，则直接执行写入用户数据以实现上电后的快速响应。
3.一种基于固态硬盘的上电初始化加速装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，所述获取模块用于获取基于固态硬盘的上电初始化加速请求；
判断模块，所述判断模块用于根据所述请求判断写入点上RAID条带的数据是否完整；
数据填充模块，所述数据填充模块用于若所述写入点上RAID条带的数据不完整，则在所述RAID条带未写入部分中填充无效数据；所述数据填充模块还用于若所述写入点上RAID条带的数据不完整，则在RAID条带的page数据中写入无效数据；在RAID条带的parity数据中写入无效数据；
第一执行模块，所述第一执行模块用于当不完整的RAID条带被填充完整后，执行写入用户数据以实现上电后的快速响应；
数据搬移模块，所述数据搬移模块用于上电完成后将所述不完整的RAID条带内的有效数据进行搬移。
4.根据权利要求3所述的基于固态硬盘的上电初始化加速装置，其特征在于，所述装置还包括第二执行模块，所述第二执行模块用于：
若所述写入点上RAID条带的数据为完整的，则直接执行写入用户数据以实现上电后的快速响应。
5.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1或2所述方法的步骤。
6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1或2所述的方法的步骤。
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