CN110688256A

CN110688256A - 一种元数据上电恢复方法、装置、电子设备及存储介质

Info

Publication number: CN110688256A
Application number: CN201910867330.3A
Authority: CN
Inventors: 苗森
Original assignee: Suzhou Wave Intelligent Technology Co Ltd
Current assignee: Suzhou Wave Intelligent Technology Co Ltd
Priority date: 2019-09-12
Filing date: 2019-09-12
Publication date: 2020-01-14
Anticipated expiration: 2039-09-12
Also published as: CN110688256B

Abstract

本申请公开了一种元数据上电恢复方法，通过预先将固态硬盘的完整存储空间划分为相互隔离的多个子存储空间，使得与每个子存储空间对应的元数据因数据隔离不会相互影响，使得同时将多个来自不同子存储空间的元数据读取至内存成为了可能。在此基础上，本申请又为每个子存储空间分配了对应的处理核心，充分利用了具有多处理核心的处理器的并行处理能力，使得待恢复元数据可通过不同的处理核心同时被读取至内存，耗时更短、效率更高、用户体验更佳。本申请还同时公开了一种元数据上电恢复装置、电子设备及可读存储介质，具有上述有益效果。

Description

一种元数据上电恢复方法、装置、电子设备及存储介质

技术领域

本申请涉及固态硬盘使用领域，特别涉及一种元数据上电恢复方法、装置、电子设备及可读存储介质。

背景技术

由于拥有更快的数据读写速度，固态硬盘现今倍受各式用户的喜爱。随着技术的成熟，固态硬盘的容量也逐渐增大，容量的增加意味着可以存储更多的数据，而作为描述数据的数据，元数据的大小也随着可存储数据的增加而增大。

为便于访问存储在固态硬盘中的数据，元数据通常作为索引在设备每次上电后被要求“恢复”至设备内存中，因此如何加快元数据上电恢复速度，对降低耗时、提升设备性能和用户体验来说是十分重要的。

发明内容

本申请提供了一种元数据上电恢复方法、装置、电子设备及可读存储介质，旨在加快存储在固态硬盘中的元数据在设备上电时恢复至内存中的速度，以降低耗时、提升设备性能和用户体验。

为实现上述目的，本申请提供了一种元数据上电恢复方法，该方法包括：

根据元数据上电恢复指令确定待恢复元数据；

确定所述待恢复元数据所在的各目标子存储空间；其中，固态硬盘的完整存储空间被预先划分为多个相互隔离的子存储空间；

根据对应表确定与每个所述目标子存储空间对应的目标处理核心；其中，所述对应表中预先记录有每个子存储空间与每个处理核心之间的对应关系；

分别控制每个所述目标处理核心从对应的目标子存储空间中读取所述待恢复元数据至内存。

可选的，在根据元数据上电恢复指令确定待恢复元数据之前，还包括：

获取所在主机的处理器的处理核心数；

将所述固态硬盘的完整存储空间按所述处理核心数进行等分，得到与所述核心数相同数量的子存储空间。

可选的，将所述固态硬盘的完整存储空间按所述处理核心数进行等分，得到与所述处理核心数相同数量的子存储空间，包括：

将所述完整空间按预设大小划分为多个存储块；

将按照存储空间地址依次排列的各存储空间依次分配给每个不同的处理核心，直至分配给每个所述处理核心的存储块的数量均为目标数量；其中，所述目标数量为构成所述子存储空间所需的存储块的数量。

可选的，该元数据上电恢复方法还包括：

从非所述目标处理核心的处理核心中选取得到验证处理核心；

控制所述验证处理核心对已读取至所述内存中的元数据进行完整性校验。

为实现上述目的，本申请还提供了一种元数据上电恢复装置，该装置包括：

待恢复元数据确定单元，用于根据元数据上电恢复指令确定待恢复元数据；

目标子存储空间确定单元，用于确定所述待恢复元数据所在的各目标子存储空间；其中，固态硬盘的完整存储空间被预先划分为多个相互隔离的子存储空间；

目标处理核心确定单元，用于根据对应表确定与每个所述目标子存储空间对应的目标处理核心；其中，所述对应表中预先记录有每个子存储空间与每个处理核心之间的对应关系；

元数据多处理核心恢复单元，用于分别控制每个所述目标处理核心从对应的目标子存储空间中读取所述待恢复元数据至内存。

可选的，该元数据上电恢复装置还包括：

处理核心数获取单元，用于在根据元数据上电恢复指令确定待恢复元数据之前，获取所在主机的处理器的处理核心数；

按处理核心数等分单元，用于将所述固态硬盘的完整存储空间按所述处理核心数进行等分，得到与所述核心数相同数量的子存储空间。

可选的，所述按处理核心数等分单元包括：

存储块划分子单元，用于将所述完整空间划分为多个大小均为预设大小的存储块；

非连续分配子单元，用于将按照存储空间地址依次排列的各存储空间依次分配给每个不同的处理核心，直至分配给每个所述处理核心的存储块的数量均为目标数量；其中，所述目标数量为构成所述子存储空间所需的存储块的数量。

可选的，该元数据上电恢复装置还包括：

验证处理核心选取单元，用于从非所述目标处理核心的处理核心中选取得到验证处理核心；

完整性校验单元，用于控制所述验证处理核心对已读取至所述内存中的元数据进行完整性校验。

为实现上述目的，本申请还提供了一种电子设备，该电子设备包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于在调用并执行所述计算机程序时实现如上述内容所描述的元数据上电恢复方法的各步骤。

为实现上述目的，本申请还提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器调用并执行时实现如上述内容所描述的元数据上电恢复方法的各步骤。

本申请提供的一种元数据上电恢复方法，包括：根据元数据上电恢复指令确定待恢复元数据；确定所述待恢复元数据所在的各目标子存储空间；其中，固态硬盘的完整存储空间被预先划分为多个相互隔离的子存储空间；根据对应表确定与每个所述目标子存储空间对应的目标处理核心；其中，所述对应表中预先记录有每个子存储空间与每个处理核心之间的对应关系；分别控制每个所述目标处理核心从对应的目标子存储空间中读取所述待恢复元数据至内存。

显然，本申请预先将固态硬盘的完整存储空间划分为相互隔离的多个子存储空间，使得与每个子存储空间对应的元数据因数据隔离不会相互影响，使得同时将多个来自不同子存储空间的元数据读取至内存成为了可能。在此基础上，本申请又为每个子存储空间分配了对应的处理核心，充分利用了具有多处理核心的处理器的并行处理能力，使得待恢复元数据可通过不同的处理核心同时被读取至内存，耗时更短、效率更高、用户体验更佳。本申请同时还提供了一种元数据上电恢复装置、电子设备及可读存储介质，具有上述有益效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种元数据上电恢复方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的一种划分出多个子存储空间的方法的流程图；

图3为本申请实施例提供的另一种划分出多个子存储空间的方法的流程图；

图4为本申请实施例提供的一种通过验证处理核进行完整性校验的方法的流程图；

图5为本申请实施例提供的一种元数据上电恢复装置的结构框图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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它实施例，都属于本申请保护的范围。

请参见图1，图1为本申请实施例提供的一种元数据上电恢复方法的流程图，需要说明的是，本申请针对的对象为固态硬盘，即如何将存储在固态硬盘中的元数据读取至内存中，包括以下步骤：

S101：根据元数据上电恢复指令确定待恢复元数据；

本步骤旨在确定哪些是要进行恢复的元数据，确定出待恢复元数据的信息包含于元数据上电恢复指令中。具体的，可通过该元数据上电恢复指令中包含的L2P(Logical-to-Physical Mapping，逻辑到物理的映射)表相关信息来确定。

S102：确定待恢复元数据所在的各目标子存储空间；

其中，固态硬盘的完整存储空间被预先划分为多个相互隔离的子存储空间。划分出相互隔离的多个子存储空间的方式多种多样，例如可以多种分区应用等其它类似技术或工具实现这一目的。划分出的各子存储空间的大小也可以根据实际需求灵活调整，例如按照等分方式划分出多个相同大小的子存储空间，也可以根据实际应用场景存在的特殊要求划分出大小不同的子存储空间。

需要说明的是，此处将完整存储空间划分为多个子存储空间的目的是为了：将每个子存储空间作为独立的存储空间，使得每个子存储空间的元数据仅与当前所在的子存储空间中存储的数据相关，以便当待恢复元数据覆盖多个子存储空间时，可以将这些元数据同时读取至内存，而不会因为元数据对应的数据存在重叠而发生时序错误。

在S101的基础上，本步骤旨在确定待恢复元数据所在的各目标子存储空间，即目标子存储空间是指划分出的各子存储空间中存储有该待恢复元数据的特定子存储空间。具体的，可以通过多种方式来实现本步骤的目的，例如可通过为元数据附加唯一指向一个子存储空间的标记来实现，也可以预先在映射表中固定元数据与所在子存储空间的关系来实现，等等，此处并不做具体限定。

S103：根据对应表确定与每个目标子存储空间对应的目标处理核心；

其中，该对应表中预先记录有每个子存储空间与每个处理核心之间的对应关系。处理核心可以为所在主机安装的处理器具有的Core，也可以指代其它可以实现同样目的的执行机构。具体的，该对应关系可以通过方式记录，例如常见的key-value(键值对)型等。

在S102确定出目标子存储空间的基础上，本步骤旨在根据对应表中记录的对应关系找到与每个目标子存储空间对应的目标处理核心。

S104：分别控制每个目标处理核心从对应的目标子存储空间中读取待恢复元数据至内存。

在S103确定出各目标处理核心的基础上，本步骤旨在分别控制每个目标处理核心从对应的目标子存储空间中读取待恢复元数据至内存，以在多个处理核心的帮助下实现元数据的多路共同读取，从而增加相同时间内元数据的读取量、减少耗时、提升效率。

基于本申请实施例提供的元数据上电恢复方法可以看出，本申请通过预先将固态硬盘的完整存储空间划分为相互隔离的多个子存储空间，使得与每个子存储空间对应的元数据因数据隔离不会相互影响，使得同时将多个来自不同子存储空间的元数据读取至内存成为了可能。在此基础上，本申请又为每个子存储空间分配了对应的处理核心，充分利用了具有多处理核心的处理器的并行处理能力，使得待恢复元数据可通过不同的处理核心同时被读取至内存，耗时更短、效率更高、用户体验更佳。

在本申请的另一实施例中，还针对如何等分出多个子存储空间的实现方式，以加深对本申请如何实现目的的理解。请参见图2，图2为本申请实施例提供的一种划分出多个子存储空间的方法的流程图，包括以下步骤：

S201：获取所在主机的处理器的处理核心数；

S202：将固态硬盘的完整存储空间按处理核心数进行等分，得到与核心数相同数量的子存储空间。

可以看出，如图2所示的实现方式为了最大化利用处理器具有的所有处理核心，子存储空间数量的划分是与处理核心数一致的。当所有子存储空间均为目标子存储空间时，就可以通过调用所有处理核心的方式在同一时间将所有目标子存储空间中存储的元数据读取至内存，尽可能的减少耗时。而等分的方式也可以尽可能的实现均衡。

进一步的，即使使用等分的方式，仍可以细分出多种方式，其中一种细分方式为连续划分和非连续划分。假定将一根3米长的绳子等分给三个人，连续划分方式可以简单理解为：将该3米长的绳子从开头到1米长度的部分分配给第一个人，从1米到2米长度的部分分配给第二个人，从2米到3米长度的部分分配给第三个人；非连续划分则是在确定每个人都应该拥有1米长度的绳子的基础上，不按照连续的方式分配，只要每个人凑够1米即可。

将这一机制放在固态硬盘子存储空间划分上，因为元数据是描述数据的数据，其跟数据本身有关。但结合实际经验来看，并不是每个数据发生变化的几率都是相同的，按照连续划分机制下，很有可能有些子存储空间中存储的数据很长时间内都不会发生变化，自然也就不需要将其元数据恢复至内存，就会导致处理核心负载不均衡。

为尽可能的实现负载均衡，本申请还通过图3在等分基础上，提供了一种非连续划分方式，包括如下步骤：

S301：获取所在主机的处理器的处理核心数；

S302：将完整存储空间按预设大小划分为多个存储块；

S303：将按照存储空间地址依次排列的各存储空间依次分配给每个不同的处理核心，直至分配给每个处理核心的存储块的数量均为目标数量。

其中，目标数量为构成子存储空间所需的存储块的数量。

为便于理解，此处通过举例说明：

假定完整存储空间可被划分出100个大小相等的存储块，这100个存储块按照地址依次排列，可分别为其赋予001～100的编号。假定处理核心数为10，也就说是在等分的方式下，应存在10个大小相同的子存储空间，每个子存储空间应均由10个存储空间组成。

连续划分方式下，分配给第一处理核心用于构成第一子存储空间的存储块的变换将为001～010，分配给第二处理核心用于构成第二子存储空间的存储块的变换将为011～020，依次类推，直至将编号为091～100的存储块分配给第十处理核心用于构成第十子存储空间；

如图3所示的非连续划分的方式则是：先将编号001的存储块分配给第一处理核心，再将编号为002的存储块分配给第二处理核心，依次类推，直至将编号为010的存储块分配给第十存储块。可以看出，为了尽可能的负载均衡，采用了依次分配的非连续划分方式。也就是说连续的10个存储块将分别分配给10个处理核心，最终实现的效果为：分配给第一处理核心用于构成第一存储子空间的10个存储块的编号分别为：001、011、021、031、041、051、061、071、081、091。

通过上述非连续划分方式，可使得每个处理核心的负载趋于均衡。

在上述任意实施例的基础上，本申请还在目标处理核心并非为所有处理核心的情况下，提供了一种利用非目标处理核心的其它处理核心来帮忙进行后续的元数据完整性校验操作，来进一步加快后续操作所需耗时。

一种包括但不限于的实现方式请参见如图4所示的流程图：

S401：从非目标处理核心的处理核心中选取得到验证处理核心；

S402：控制验证处理核心对已读取至内存中的元数据进行完整性校验。

为便于理解本申请方案和所能够实现的技术效果，此处还结合具体应用场景，以具体主机中的一些参数为例对实现过程进行介绍：

1、首先根据固态硬盘的总存储容量计算出L2P表的大小；

若固态硬盘的总存储容量为2T，其L2P表的大小应为2GB。

2、为L2P表分配LBA，2GB/16K，可得LBA的大小为1/8M；

LBA的英文全称为Logic Block Address，中文名为：逻辑区块地址。

3、在运行时，将L2P表前半部分(处在0-1G的L2P表的部分)的改变量及基础量使用前半部分的LBA来存储(即大小在0-1/16M的部分)；将L2P表后半部分(处在1-2G的L2P表的部分)的该变量及基础量使用后半部分的LBA来存储。上述运行过程中，均在write buffer中进行，write buffer满了之后，要在头部填入L2P type区分前后半部L2P后写入flash；

4、在需要上电恢复元数据时，模块遍历L2P的LBA，读取flash中的数据到DDR后，将头部信息读到local(本地)，判断L2P的type，如果为前半部L2P则选用默认处理核心继续恢复处理；如果是后半部L2P，则将DDR的地址采用IPC消息的方式发给另一协助的处理核心进行相同的恢复处理。

上述例子将完整存储空间划分为两个子存储空间，其元数据分别存储在L2P的前半部分和后半部分，在执行恢复操作时在通过与前半部分对应的默认处理核心，和对应后半部分的协助处理核心进行，以实现减少耗时、提升效率的目的。

因为情况复杂，无法一一列举进行阐述，本领域技术人员应能意识到根据本申请提供的基本方法原理结合实际情况可以存在很多的例子，在不付出足够的创造性劳动下，应均在本申请的保护范围内。

下面请参见图5，图5为本申请实施例提供的一种元数据上电恢复装置的结构框图，该装置可以包括：

待恢复元数据确定单元100，用于根据元数据上电恢复指令确定待恢复元数据；

目标子存储空间确定单元200，用于确定待恢复元数据所在的各目标子存储空间；其中，固态硬盘的完整存储空间被预先划分为多个相互隔离的子存储空间；

目标处理核心确定单元300，用于根据对应表确定与每个目标子存储空间对应的目标处理核心；其中，对应表中预先记录有每个子存储空间与每个处理核心之间的对应关系；

元数据多处理核心恢复单元400，用于分别控制每个目标处理核心从对应的目标子存储空间中读取待恢复元数据至内存。

进一步的，该元数据上电恢复装置还可以包括：

按处理核心数等分单元，用于将固态硬盘的完整存储空间按处理核心数进行等分，得到与核心数相同数量的子存储空间。

其中，该按处理核心数等分单元可以包括：

存储块划分子单元，用于将完整空间划分为多个大小均为预设大小的存储块；

非连续分配子单元，用于将按照存储空间地址依次排列的各存储空间依次分配给每个不同的处理核心，直至分配给每个处理核心的存储块的数量均为目标数量；其中，目标数量为构成子存储空间所需的存储块的数量。

进一步的，该元数据上电恢复装置还可以包括：

验证处理核心选取单元，用于从非目标处理核心的处理核心中选取得到验证处理核心；

完整性校验单元，用于控制验证处理核心对已读取至内存中的元数据进行完整性校验。

基于上述实施例，本申请还提供了一种电子设备，该电子设备可以包括存储器和处理器，其中，该存储器中存有计算机程序，该处理器在调用并执行该存储器中存储的计算机程序时，可以实现如上述实施例所描述的元数据上电恢复方法的各步骤。当然，该电子设备还可以包括各种必要的网络接口、电源以及其它零部件等。

本申请还提供了一种可读存储介质，其上存有计算机程序，该计算机程序被执行终端或处理器调用并执行时可以实现上述实施例所描述的元数据上电恢复方法的各步骤。该存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

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。

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。

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。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。

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”或者其任何其它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它要素，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

1.一种元数据上电恢复方法，其特征在于，包括：

根据元数据上电恢复指令确定待恢复元数据；

2.根据权利要求1所述的元数据上电恢复方法，其特征在于，在根据元数据上电恢复指令确定待恢复元数据之前，还包括：

获取所在主机的处理器的处理核心数；

3.根据权利要求2所述的元数据上电恢复方法，其特征在于，将所述固态硬盘的完整存储空间按所述处理核心数进行等分，得到与所述处理核心数相同数量的子存储空间，包括：

将所述完整空间按预设大小划分为多个存储块；

4.根据权利要求1至3任一项所述的元数据上电恢复方法，其特征在于，还包括：

5.一种元数据上电恢复装置，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的元数据上电恢复装置，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求6所述的元数据上电恢复装置，其特征在于，所述按处理核心数等分单元包括：

8.根据权利要求5至7任一项所述的元数据上电恢复装置，其特征在于，还包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于在调用并执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述的元数据上电恢复方法。

10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器调用并执行时实现如权利要求1至4任一项所述的元数据上电恢复方法。