CN111143111B - Ssd映射表保护机制验证方法、装置、计算机设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及SSD映射表保护机制验证方法、装置、计算机设备及存储介质;其中,方法,包括:自定义特定命令1和特定命令2;写入特定数据至SSD中;读取SSD内的数据,并对数据正确写入进行校验;向SSD发送特定命令1,并设置对LPA x的映射表项,注入1比特翻转;发起对LPA x的用户数据的读操作;SSD进行内部访问映射表LPA x的对应表项,并错误检测;返回正确的用户数据至主机;向SSD发送特定命令2,并获取映射表第一次发生错误的表项计数及纠错成功的表项计数。本发明可以有效地触发各种类型的错误,验证SSD对于不同类型错误的处理能力,有效地保障了SSD方案的可靠性,保证了用户数据的正确性。
Description
技术领域
本发明涉及提升固态硬盘映射表保护技术领域,更具体地说是指SSD映射表保护机制验证方法、装置、计算机设备及存储介质。
背景技术
SSD(固态硬盘)已经被广泛应用于各种场合,目前在PC市场,已经逐步替代传统的HDD,从可靠性和性能方面为用户提供较好的体验。在SSD中除了NAND(闪存)关键器件是由ECC(错误检查和纠正)/CRC(循环冗余校验)来进行保护的,随着用户对于数据可靠性的要求越来越高,对于SSD中非NAND数据保护也提出了相应的要求;典型地,在SSD中存在一个较大的内存,其内存储映射表,用来管理主机访问的逻辑地址到NAND物理地址的映射关系,如果此表发生损坏,则会导致用户数据错误,导致用户系统损坏;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SSD映射表保护机制验证方法、装置、计算机设备及存储介质。
为实现上述目的,本发明采用于下技术方案:
SSD映射表保护机制验证方法,包括以下步骤:
自定义特定命令1和特定命令2;
按顺序写入特定数据至SSD中;
按顺序读取SSD内的数据,并对数据正确写入进行校验;
向SSD发送特定命令1,并设置对LPA x的映射表项,注入1比特翻转;
发起对LPA x的用户数据的读操作;
SSD根据读操作进行内部访问映射表LPA x的对应表项,并进行错误检测,若检测到错误,进行纠错;
根据纠错后的映射表值,返回正确的用户数据至主机;
向SSD发送特定命令2,并获取映射表第一次发生错误的表项计数及纠错成功的表项计数,通过计算发生错误的表项计数及纠错成功的表项计数之间的差值,可以判断SSD内部,若发生检错/纠错一次,则符合设计。
其进一步技术方案为:还包括以下步骤:
向SSD发送特定命令1,并设置对LPA y的映射表项,注入2比特翻转;
发起对LPA y的用户数据的读操作;
SSD根据读操作进行内部访问映射表LPA y的对应表项,并进行错误检测,若检测到错误,且确认不可纠错;
向主机返回命令出错;
向SSD发送特定命令2,并获取映射表第二次发生错误的表项计数及纠错成功的表项计数,通过计算发生错误的表项计数及纠错成功的表项计数之间的差值,可以判断SSD内部,若发生检错一次,则符合设计。
其进一步技术方案为:所述特定命令1用于向指定的映射表项的值进行篡改;所述特定命令2用于获取映射表检测或纠错统计信息。
其进一步技术方案为:所述第一次发生错误的表项计数及纠错成功的表项计数,记为l2p_err_cnt_1/l2p_correct_cnt_1;所述第二次发生错误的表项计数及纠错成功的表项计数,记为l2p_err_cnt_2/l2p_correct_cnt_2,通过差值以及实际注入的错误类型,可以判断设计是否符合预期。
SSD映射表保护机制验证装置,包括:自定义单元,写入单元,读取校验单元,第一发送设置单元,第一发起单元,访问纠错单元,第一返回单元,及第一发送获取单元;
所述自定义单元,用于自定义特定命令1和特定命令2;
所述写入单元,用于按顺序写入特定数据至SSD中;
所述读取校验单元,用于按顺序读取SSD内的数据,并对数据正确写入进行校验;
所述第一发送设置单元,用于向SSD发送特定命令1,并设置对LPA x的映射表项,注入1比特翻转;
所述第一发起单元,用于发起对LPA x的用户数据的读操作;
所述访问纠错单元,用于SSD根据读操作进行内部访问映射表LPA x的对应表项,并进行错误检测,若检测到错误,进行纠错;
所述第一返回单元,用于根据纠错后的映射表值,返回正确的用户数据至主机;
所述第一发送获取单元,用于向SSD发送特定命令2,并获取映射表第一次发生错误的表项计数及纠错成功的表项计数,通过计算发生错误的表项计数及纠错成功的表项计数之间的差值,可以判断SSD内部,若发生检错/纠错一次,则符合设计。
其进一步技术方案为:还包括:第二发送设置单元,第二发起单元,访问检测单元,第二返回单元,及第二发送获取单元;
所述第二发送设置单元,用于向SSD发送特定命令1,并设置对LPA y的映射表项,注入2比特翻转;
所述第二发起单元,用于发起对LPA y的用户数据的读操作;
所述访问检测单元,用于SSD根据读操作进行内部访问映射表LPA y的对应表项,并进行错误检测,若检测到错误,且确认不可纠错;
所述第二返回单元,用于向主机返回命令出错;
所述第二发送获取单元,用于向SSD发送特定命令2,并获取映射表第二次发生错误的表项计数及纠错成功的表项计数,通过计算发生错误的表项计数及纠错成功的表项计数之间的差值,可以判断SSD内部,若发生检错一次,则符合设计。
其进一步技术方案为:所述特定命令1用于向指定的映射表项的值进行篡改;所述特定命令2用于获取映射表检测或纠错统计信息。
其进一步技术方案为:所述第一次发生错误的表项计数及纠错成功的表项计数,记为l2p_err_cnt_1/l2p_correct_cnt_1;所述第二次发生错误的表项计数及纠错成功的表项计数,记为l2p_err_cnt_2/l2p_correct_cnt_2,通过差值以及实际注入的错误类型,可以判断设计是否符合预期。
一种计算机设备,所述计算机设备包括存储器及处理器,所述存储器上存储有计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述所述的SSD映射表保护机制验证方法。
一种存储介质,所述存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序包括程序指令,所述程序指令当被处理器执行时可实现如上述所述的SSD映射表保护机制验证方法。
本发明与现有技术相比的有益效果是:通过自定义特定命令1用于向指定的映射表项的值进行篡改和特定命令2用于获取映射表检测或纠错统计信息,可以有效地触发各种类型的错误,进而验证SSD对于不同类型错误的处理能力,有效地保障了SSD方案的可靠性,进而保证了用户数据的正确性,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
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,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为现有SSD读流程的示意图;
图2为现有映射表发生错误时SSD读流程的示意图;
图3为本发明实施例提供的SSD映射表保护机制验证方法的流程示意图一;
图4为本发明实施例提供的SSD映射表保护机制验证方法的流程示意图二;
图5为本发明实施例提供的SSD映射表保护机制验证装置的示意性框图;
图6为本发明实施例提供的计算机设备的示意性框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明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发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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,都属于本发明保护的范围。
应当理解,当在本说明书和所附权利要求书中使用时,术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在,但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解,在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样,除非上下文清楚地指明其它情况,否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解,在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合,并且包括这些组合。
请参阅图1到图6所示的具体实施例,其中,请参阅图1所示,一个典型的读命令SSD内部处理流程:1、主机提交读命令到SSD的前端模块,携带指定的LBA(Logical BlockAddress逻辑区块地址)访问空间;2、SSD前端模块将命令分割成映射单元(LPA,典型如4KB);3、提交操作请求到映射表管理模块;4、映射表管理模块负责把逻辑地址转换成NAND物理地址;5、提交操作请求到后端模块,后端模块根据物理地址发起对NAND读请求;6、等待NAND读操作请求完成,此时数据会加载到NAND缓存寄存器(Cache Register)中;7、数据读取后,启动数据从NAND缓存寄存器传输至主机。
请参阅图2所示,当内存中的某个表项出错后,其可能引发的问题:LPA 3指向PPA3,因为DRAM bit(比特)翻转,指向了PPA3’,后续主机读取该笔用户数据时,将从PPA3’的位置加载数据,返回主机错误的数据。
其中,现有的SSD系统,由于其内存中存放逻辑到物理的映射表(L2P),如果此映射表发生错误,将导致访问到错误的用户数据,导致用户系统损坏;所以,一般都会加入对映射表区域的保护机制,不同的厂商提供不同的保护等级:每个DWORD(DWORD全称DoubleWord,每个word为2个字节的长度,DWORD双字即为4个字节,每个字节是8位,共32位),也就是32bit,有的提供1bit的检错能力,有的提供1bit纠错2bit检错的能力,而内存数据发生翻转是概率极低的事件,如何有效地验证对应的设计方案的正确性,以便当错误发生时有效地捕获错误是一个关键。
请参阅图3至图4所示,本发明公开了一种SSD映射表保护机制验证方法,包括以下步骤:
S1,自定义特定命令1和特定命令2;
其中,为对抗潜在的内存中数据bit翻转的问题,一般各个SSD都会加入一定的数据保护功能,为便于说明,后续都以具备1bit纠错,2bit检错的SSD作为说明;由于内存发生数据bit翻转的概率极低,如何验证其检错/纠错机制则成为关键,为实现这一目的,本发明在传统的NVMe命令基础上,自定义特定命令1和特定命令2;其中,自定义特定命令1,用于向指定的内存映射表项执行相应的注错动作,定义如下表:
其中,自定义特定命令2,用于获取映射表检测或纠错统计信息,定义如下表:
S2,按顺序写入特定数据至SSD中;
其中,为保证数据可校验且唯一,可以在每个LBA的用户数据(512Bytes(字节))起始4个Bytes,填入LBA地址信息,例如LBA 0:00 00 00 00 xx xx xx xx……。
S3,按顺序读取SSD内的数据,并对数据正确写入进行校验;
S4,向SSD发送特定命令1,并设置对LPA x的映射表项,注入1比特翻转;
S5,发起对LPA x的用户数据的读操作;
S6,SSD根据读操作进行内部访问映射表LPA x的对应表项,并进行错误检测,若检测到错误,进行纠错;
S7,根据纠错后的映射表值,返回正确的用户数据至主机;
S8,向SSD发送特定命令2,并获取特定命令2对应的映射表第一次发生错误的表项计数及纠错成功的表项计数,通过计算发生错误的表项计数及纠错成功的表项计数之间的差值,可以判断SSD内部,若发生检错/纠错一次,则符合设计。
其中,该方法还包括以下步骤:
S9,向SSD发送特定命令1,并设置对LPA y的映射表项,注入2比特翻转;
S10,发起对LPA y的用户数据的读操作;
S11,SSD根据读操作进行内部访问映射表LPA y的对应表项,并进行错误检测,若检测到错误,且确认不可纠错;
S12,向主机返回命令出错;
S13,向SSD发送特定命令2,并获取特定命令2对应的映射表第二次发生错误的表项计数及纠错成功的表项计数,通过计算发生错误的表项计数及纠错成功的表项计数之间的差值,可以判断SSD内部,若发生检错一次,则符合设计。
其中,所述第一次发生错误的表项计数及纠错成功的表项计数,记为l2p_err(错误)_cnt_1/l2p_correct(纠正)_cnt_1;所述第二次发生错误的表项计数及纠错成功的表项计数,记为l2p_err_cnt_2/l2p_correct_cnt_2,通过差值以及实际注入的错误类型,可以判断设计是否符合预期。
其中,上述LPA x和LPA y中的x,y只是用于区分不同的LPA。
其中,本发明通过自定义特定命令1用于向指定的映射表项的值进行篡改和特定命令2用于获取映射表检测或纠错统计信息,可以有效地触发各种类型的错误,进而验证SSD对于不同类型错误的处理能力,有效地保障了SSD方案的可靠性,进而保证了用户数据的正确性,能够更好地满足需求。
请参阅图5,本发明还公开了一种SSD映射表保护机制验证装置,包括:自定义单元10,写入单元20,读取校验单元30,第一发送设置单元40,第一发起单元50,访问纠错单元60,第一返回单元70,及第一发送获取单元80;
所述自定义单元10,用于自定义特定命令1和特定命令2;
所述写入单元20,用于按顺序写入特定数据至SSD中;
所述读取校验单元30,用于按顺序读取SSD内的数据,并对数据正确写入进行校验;
所述第一发送设置单元40,用于向SSD发送特定命令1,并设置对LPA x的映射表项,注入1比特翻转;
所述第一发起单元50,用于发起对LPA x的用户数据的读操作;
所述访问纠错单元60,用于SSD根据读操作进行内部访问映射表LPA x的对应表项,并进行错误检测,若检测到错误,进行纠错;
所述第一返回单元70,用于根据纠错后的映射表值,返回正确的用户数据至主机;
所述第一发送获取单元80,用于向SSD发送特定命令2,并获取映射表第一次发生错误的表项计数及纠错成功的表项计数,通过计算发生错误的表项计数及纠错成功的表项计数之间的差值,可以判断SSD内部,若发生检错/纠错一次,则符合设计。
其中,该装置还包括:第二发送设置单元90,第二发起单元100,访问检测单元110,第二返回单元120,及第二发送获取单元130;
所述第二发送设置单元90,用于向SSD发送特定命令1,并设置对LPA y的映射表项,注入2比特翻转;
所述第二发起单元100,用于发起对LPA y的用户数据的读操作;
所述访问检测单元110,用于SSD根据读操作进行内部访问映射表LPA y的对应表项,并进行错误检测,若检测到错误,且确认不可纠错;
所述第二返回单元120,用于向主机返回命令出错;
所述第二发送获取单元130,用于向SSD发送特定命令2,并获取映射表第二次发生错误的表项计数及纠错成功的表项计数,通过计算发生错误的表项计数及纠错成功的表项计数之间的差值,可以判断SSD内部,若发生检错一次,则符合设计。
其中,所述特定命令1用于向指定的映射表项的值进行篡改;所述特定命令2用于获取映射表检测或纠错统计信息。
其中,所述第一次发生错误的表项计数及纠错成功的表项计数,记为l2p_err_cnt_1/l2p_correct_cnt_1;所述第二次发生错误的表项计数及纠错成功的表项计数,记为l2p_err_cnt_2/l2p_correct_cnt_2,通过差值以及实际注入的错误类型,可以判断设计是否符合预期。
需要说明的是,所属领域的技术人员可以清楚地了解到,上述SSD映射表保护机制验证装置和各单元的具体实现过程,可以参考前述方法实施例中的相应描述,为了描述的方便和简洁,在此不再赘述。
上述SSD映射表保护机制验证装置可以实现为一种计算机程序的形式,该计算机程序可以在如图6所示的计算机设备上运行。
请参阅图6,图6是本申请实施例提供的一种计算机设备的示意性框图;该计算机设备500可以是终端,也可以是服务器,其中,终端可以是智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式电脑、个人数字助理和穿戴式设备等具有通信功能的电子设备。服务器可以是独立的服务器,也可以是多个服务器组成的服务器集群。
参阅图6,该计算机设备500包括通过系统总线501连接的处理器502、存储器和网络接口505,其中,存储器可以包括非易失性存储介质503和内存储器504。
该非易失性存储介质503可存储操作系统5031和计算机程序5032。该计算机程序5032包括程序指令,该程序指令被执行时,可使得处理器502执行一种SSD映射表保护机制验证方法。
该处理器502用于提供计算和控制能力,以支撑整个计算机设备500的运行。
该内存储器504为非易失性存储介质503中的计算机程序5032的运行提供环境,该计算机程序5032被处理器502执行时,可使得处理器502执行一种SSD映射表保护机制验证方法。
该网络接口505用于与其它设备进行网络通信。本领域技术人员可以理解,图6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500的限定,具体的计算机设备500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。
应当理解,在本申请实施例中,处理器502可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit,CPU),该处理器502还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit,ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。其中,通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
本领域普通技术人员可以理解的是实现上述实施例的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。该计算机程序包括程序指令,计算机程序可存储于一存储介质中,该存储介质为计算机可读存储介质。该程序指令被该计算机系统中的至少一个处理器执行,以实现上述方法的实施例的流程步骤。
因此,本发明还提供一种存储介质。该存储介质可以为计算机可读存储介质。该存储介质存储有计算机程序,其中计算机程序包括程序指令,所述程序指令当被处理器执行时可实现上述的SSD映射表保护机制验证方法。
所述存储介质可以是U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的计算机可读存储介质。
本领域普通技术人员可以意识到,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发明的范围。
在本发明所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的。例如,各个单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式。例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。
本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。本发明实施例装置中的单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。
该集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分,或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,终端,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
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 (4)
1.SSD映射表保护机制验证方法,其特征在于,包括以下步骤:
自定义特定命令1和特定命令2;
按顺序写入特定数据至SSD中;
按顺序读取SSD内的数据,并对数据正确写入进行校验;
向SSD发送特定命令1,并设置对LPAx的映射表项,注入1比特翻转;
发起对LPAx的用户数据的读操作;
SSD根据读操作进行内部访问映射表LPAx的对应表项,并进行错误检测,若检测到错误,进行纠错;
根据纠错后的映射表值,返回正确的用户数据至主机;
向SSD发送特定命令2,并获取映射表第一次发生错误的表项计数及纠错成功的表项计数;
所述SSD映射表保护机制验证方法还包括以下步骤:
向SSD发送特定命令1,并设置对LPAy的映射表项,注入2比特翻转;
发起对LPAy的用户数据的读操作;
SSD根据读操作进行内部访问映射表LPAy的对应表项,并进行错误检测,若检测到错误,且确认不可纠错;
向主机返回命令出错;
向SSD发送特定命令2,并获取映射表第二次发生错误的表项计数及纠错成功的表项计数;
所述特定命令1用于向指定的映射表项的值进行篡改;所述特定命令2用于获取映射表检测或纠错统计信息;
所述第一次发生错误的表项计数及纠错成功的表项计数,记为l2p_err_cnt_1/l2p_correct_cnt_1;所述第二次发生错误的表项计数及纠错成功的表项计数,记为l2p_err_cnt_2/l2p_correct_cnt_2。
2.SSD映射表保护机制验证装置,其特征在于,包括:自定义单元,写入单元,读取校验单元,第一发送设置单元,第一发起单元,访问纠错单元,第一返回单元,及第一发送获取单元;
所述自定义单元,用于自定义特定命令1和特定命令2;
所述写入单元,用于按顺序写入特定数据至SSD中;
所述读取校验单元,用于按顺序读取SSD内的数据,并对数据正确写入进行校验;
所述第一发送设置单元,用于向SSD发送特定命令1,并设置对LPAx的映射表项,注入1比特翻转;
所述第一发起单元,用于发起对LPAx的用户数据的读操作;
所述访问纠错单元,用于SSD根据读操作进行内部访问映射表LPAx的对应表项,并进行错误检测,若检测到错误,进行纠错;
所述第一返回单元,用于根据纠错后的映射表值,返回正确的用户数据至主机;
所述第一发送获取单元,用于向SSD发送特定命令2,并获取映射表第一次发生错误的表项计数及纠错成功的表项计数;
所述SSD映射表保护机制验证装置还包括:第二发送设置单元,第二发起单元,访问检测单元,第二返回单元,及第二发送获取单元;
所述第二发送设置单元,用于向SSD发送特定命令1,并设置对LPAy的映射表项,注入2比特翻转;
所述第二发起单元,用于发起对LPAy的用户数据的读操作;
所述访问检测单元,用于SSD根据读操作进行内部访问映射表LPAy的对应表项,并进行错误检测,若检测到错误,且确认不可纠错;
所述第二返回单元,用于向主机返回命令出错;
所述第二发送获取单元,用于向SSD发送特定命令2,并获取映射表第二次发生错误的表项计数及纠错成功的表项计数;
所述特定命令1用于向指定的映射表项的值进行篡改;所述特定命令2用于获取映射表检测或纠错统计信息;
所述第一次发生错误的表项计数及纠错成功的表项计数,记为l2p_err_cnt_1/l2p_correct_cnt_1;所述第二次发生错误的表项计数及纠错成功的表项计数,记为l2p_err_cnt_2/l2p_correct_cnt_2。
3.一种计算机设备,其特征在于,所述计算机设备包括存储器及处理器,所述存储器上存储有计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1所述的SSD映射表保护机制验证方法。
4.一种存储介质,其特征在于,所述存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序包括程序指令,所述程序指令当被处理器执行时可实现如权利要求1所述的SSD映射表保护机制验证方法。
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