CN111737162A - 一种快速恢复数据的固态硬盘使用方法及计算机可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种快速恢复数据的固态硬盘使用方法及计算机可读存储介质，属于存储技术领域，其包括以下步骤：当固态硬盘处于正常运行工作状态时，固态硬盘根据LBA将各个改变量以及各个基数据分别存储至闪存NAND，并将trim表当前的改变信息(改变信息包括起始逻辑区块地址和改变长度)添加到改变量数据中，如果当前的改变信息的改变长度大于预设长度阈值，则基于当前的改变量数据，生成单位保存数据。该快速恢复数据的固态硬盘使用方法，由于固态硬盘可以将L2P类型的元数据类型的数据容量划分为多种类型，使得本发明减少了固态硬盘元数据恢复时间，因此使固态硬盘能够迅速进入正常工作状态，提高了固态硬盘性能，进一步提高了固态硬盘的实用性。

Description

一种快速恢复数据的固态硬盘使用方法及计算机可读存储 介质
技术领域
本发明属于存储技术领域，具体为一种快速恢复数据的固态硬盘使用方法及计算机可读存储介质。
背景技术
固态硬盘(solid state disk，SSD)的元数据是用于对SSD内部的用户数据进行管理的数据，常见的元数据有配置数据(config data)、数据块(datablock)管理信息数据、逻辑到物理地址转换(logical to physical aSSDess，L2P)数据以及修剪(trim)数据等。通常L2P类型的元数据占据SSD中所有元数据的绝大部分数据量，L2P表中存储有SSD中所有L2P的映射关系。如果SSD丢失或篡改了一段L2P表，都会直接导致用户数据丢失甚至SSD无法正常工作，所以当SSD发生突然断电，SSD如何在通电时恢复丢失了的用户数据至关重要。
目前有一种固态硬盘恢复数据恢复方法，首先是将SSD中需要保存的元数据类型逐一罗列，在SSD运行时保存不同类型的元数据的改变量以及元数据的基数据，断电时同样保存不同类型的元数据的改变量以及元数据的基数据，然后在通电时同时恢复各种类型的元数据，由于SSD中L2P和trim表的数据量占据的比例非常大，在掉电20ms内无法全部保存完，容易导致数据丢失，而且固态硬盘在恢复的元数据时需要花费大量的时间，因此导致SSD通电后无法立即开始正常工作，影响正常运行的效率。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种快速恢复数据的固态硬盘使用方法，解决了固态硬盘中的数据在通电恢复元数据时，由于L2P和trim表的数据量占据的比例非常大，在掉电20ms内无法全部保存完，容易导致数据丢失，而且固态硬盘在恢复的元数据时需要花费大量的时间，因此导致SSD通电后无法立即开始正常工作，影响正常运行的效率的问题。
本发明提供如下技术方案：一种快速恢复数据的固态硬盘使用方法，包括数据划分单元，所述数据划分单元的输出端与数据设置单元的输入端电连接，所述数据设置单元的输出端与数据计算单元的输入端电连接，所述数据计算单元的输出端与数据写入存储单元的输入端电连接，所述数据写入存储单元的输出端与数据读取单元的输入端电连接，所述数据读取单元的输出端与数据搬移单元的输入端电连接，所述数据搬移单元的输出端与数据区间断定单元的输入端电连接，所述数据区间断定单元的输出端与数据恢复单元的输入端电连接。
一种快速恢复数据的固态硬盘使用方法，包括以下步骤：
当固态硬盘处于正常运行工作状态时，固态硬盘根据逻辑区块地址LBA将各个改变量以及各个基数据分别存储至闪存NAND，并将修剪trim数据表当前的改变信息添加到改变量数据中，如果当前的改变信息的改变长度大于预设长度阈值，则基于当前的改变量数据，生成单位保存数据，并将单位保存数据写入闪存NAND中，其中，所述改变信息包括起始逻辑区块地址和改变长度。
当固态硬盘突然断电时，固态硬盘使用逻辑区块地址LBA分配与逻辑区块地址LBA对应的物理区块地址PBA，固态硬盘在分配好物理区块地址PBA之后，并将物理区块地址PBA保存至映射表中，固态硬盘将各个改变量以及各个基数据的物理区块地址PBA保存至闪存NAND的超级数据块区域，并将各个管理信息数据、逻辑到物理地址转换L2P类型下的元数据类型的改变量和相应的基数据分别存储至与物理区块地址PBA对应的闪存NAND的区域。
当固态硬盘通电时，固态硬盘的读取单元读取闪存NAND中各个类型的元数据的改变量以及各个类型的元数据的基数据，并按保存先后顺序读取闪存NAND中的每个单位保存数据，针对每个单位保存数据，执行该单位保存数据中的基础数据搬移到固态硬盘的修剪trim数据表的相应位置，再按保存先后顺序读取该单位保存数据的改变量数据中添加的改变信息，根据该改变信息，确定地址区间，根据地址区间的类型，使用相应的恢复方式进行恢复。
作为本发明的进一步方案：所述地址区间包括头区间、中间区间和尾区间，将该改变信息的起始逻辑区块地址至第一个内存对齐点的区间确定为头区间，将第一个内存对齐点至最后一个内存对齐点对应的区间确定为中间区间，将最后一个内存对齐点至该改变信息的终止逻辑区块地址的区间确定为尾区间。
作为本发明的进一步方案：所述数据划分单元用于将管理信息数据、逻辑到物理地址转换L2P类型的元数据和单位保存数据划分为至少两个元数据类型，所述数据设置单元用于为各个元数据和单位保存数据类型设置静态随机存储区域，所述静态随机存储区域用于存储各个元数据和单元保存类型的元数据的改变量，所述数据计算单元，用于根据管理信息数据、逻辑到物理地址转换L2P类型的元数据的数据容量以及预设的逻辑区块地址LBA的数据容量计算逻辑区块地址LBA的个数，所述数据写入存储单元用于将单位保存数据及元数据写入存储至闪存NAND中，所述数据读取单元用于当固态硬盘通电时，根据各个逻辑区块地址LBA分别读取基数据与单位保存数据，所述数据搬移单元用于将该单位保存数据中的基础数据搬移到修剪trim数据表的相应位置，所述数据区间断定单元用于根据该改变信息，确定地址区间，所述数据恢复单元用于根据地址区间的类型，使用相应的恢复方式进行恢复。
作为本发明的进一步方案：所述单位保存数据的构成结构为：头数据header+改变量数据delta+基础数据base，大小为16KB，所述生成单位保存数据后，即可将单位保存数据写入闪存NAND中。
作为本发明的进一步方案：所述地址区间采用硬件单元XOR_ENGINE将中间区间的数据全部置1，并搬移到修剪trim数据表的相应位置，所述头区间或尾区间则根据是否4字节对齐，将地址区间划分为多个小区间。
作为本发明的进一步方案：所述固态硬盘断电或通电时，所述固态硬盘根据逻辑区块地址LBA将各个改变量以及各个基数据分别存储至闪存NAND。
本发明提供一种计算机可读存储介质，存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行如上述所述的方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
该快速恢复数据的固态硬盘使用方法，由于固态硬盘可以将单元保存数据和管理信息数据、逻辑到物理地址转换L2P类型的元数据类型的数据容量划分为多种类型，当固态硬盘正常运行时，如果与元数据的改变量对应的静态随机存储区域所存储的改变量达到该静态随机存储区域的最大存储容量，则可以将该种类型的元数据的改变量以及基数据存储到闪存NAND中，当固态硬盘断电时，此时元数据的改变量对应的静态随机存储区域所存储的改变量未达到该静态随机存储区域的最大存储容量，也可以将该种类型的元数据的改变量以及基数据存储到闪存NAND中，当固态硬盘通电时，可以同时读取各种类型的元数据的基数据和改变量，然后用各种类型的改变量修补相应的各种类型的基数据，并按照保存先后顺序读取闪存NAND中的每个单位保存数据，针对每个单位保存数据，均将该单位保存数据中的基础数据搬移到固态硬盘的修剪trim数据表的相应位置，按保存先后顺序读取该单位保存数据的改变量数据中添加的改变信息，并针对每个改变信息，确定地址区间，根据地址区间的类型，使用相应的恢复方式进行恢复，使得本发明减少了固态硬盘元数据恢复时间，因此使固态硬盘能够迅速进入正常工作状态，提高了固态硬盘性能，进一步提高了固态硬盘的实用性。
附图说明
图1为本发明方法流程示意图；
图2为本发明装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
如图1-2所示，本发明提供一种技术方案：一种快速恢复数据的固态硬盘使用装置，包括数据划分单元，数据划分单元的输出端与数据设置单元的输入端电连接，数据设置单元的输出端与数据计算单元的输入端电连接，数据计算单元的输出端与数据写入存储单元的输入端电连接，数据写入存储单元的输出端与数据读取单元的输入端电连接，数据读取单元的输出端与数据搬移单元的输入端电连接，数据搬移单元的输出端与数据区间断定单元的输入端电连接，数据区间断定单元的输出端与数据恢复单元的输入端电连接。
一种快速恢复数据的固态硬盘使用方法，包括以下步骤：
当固态硬盘处于正常运行工作状态时，固态硬盘根据逻辑区块地址LBA将各个改变量以及各个基数据分别存储至闪存NAND，并将修剪trim数据表当前的改变信息添加到改变量数据中，如果当前的改变信息的改变长度大于预设长度阈值，则基于当前的改变量数据，生成单位保存数据，并将单位保存数据写入闪存NAND中，其中，改变信息包括起始逻辑区块地址和改变长度。
当固态硬盘突然断电时，固态硬盘使用逻辑区块地址LBA分配与逻辑区块地址LBA对应的物理区块地址PBA，固态硬盘在分配好物理区块地址PBA之后，并将物理区块地址PBA保存至映射表中，固态硬盘将各个改变量以及各个基数据的物理区块地址PBA保存至闪存NAND的超级数据块区域，并将各个管理信息数据、逻辑到物理地址转换L2P类型下的元数据类型的改变量和相应的基数据分别存储至与物理区块地址PBA对应的闪存NAND的区域。
当固态硬盘通电时，固态硬盘的读取单元读取闪存NAND中各个类型的元数据的改变量以及各个类型的元数据的基数据，并按保存先后顺序读取闪存NAND中的每个单位保存数据，针对每个单位保存数据，执行该单位保存数据中的基础数据搬移到固态硬盘的修剪trim数据表的相应位置，再按保存先后顺序读取该单位保存数据的改变量数据中添加的改变信息，根据该改变信息，确定地址区间，根据地址区间的类型，使用相应的恢复方式进行恢复。
具体的，地址区间包括头区间、中间区间和尾区间，将该改变信息的起始逻辑区块地址至第一个内存对齐点的区间确定为头区间，将第一个内存对齐点至最后一个内存对齐点对应的区间确定为中间区间，将最后一个内存对齐点至该改变信息的终止逻辑区块地址的区间确定为尾区间。
具体的，数据划分单元用于将管理信息数据、逻辑到物理地址转换L2P类型的元数据和单位保存数据划分为至少两个元数据类型，数据设置单元用于为各个元数据和单位保存数据类型设置静态随机存储区域，静态随机存储区域用于存储各个元数据和单元保存类型的元数据的改变量，数据计算单元，用于根据管理信息数据、逻辑到物理地址转换L2P类型的元数据的数据容量以及预设的逻辑区块地址LBA的数据容量计算逻辑区块地址LBA的个数，数据写入存储单元用于将单位保存数据及元数据写入存储至闪存NAND中，数据读取单元用于当固态硬盘通电时，根据各个逻辑区块地址LBA分别读取基数据与单位保存数据，数据搬移单元用于将该单位保存数据中的基础数据搬移到修剪trim数据表的相应位置，数据区间断定单元用于根据该改变信息，确定地址区间，数据恢复单元用于根据地址区间的类型，使用相应的恢复方式进行恢复。
具体的，单位保存数据的构成结构为：头数据header+改变量数据delta+基础数据base，大小为16KB，生成单位保存数据后，即可将单位保存数据写入闪存NAND中。
具体的，地址区间采用硬件单元XOR_ENGINE将中间区间的数据全部置1，并搬移到修剪trim数据表的相应位置，头区间或尾区间则根据是否4字节对齐，将地址区间划分为多个小区间。
具体的，固态硬盘断电或通电时，固态硬盘根据逻辑区块地址LBA将各个改变量以及各个基数据分别存储至闪存NAND。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (8)

1.一种快速恢复数据的固态硬盘使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
当固态硬盘处于正常运行工作状态时，固态硬盘根据逻辑区块地址LBA将各个改变量以及各个基数据分别存储至闪存NAND，并将修剪trim数据表当前的改变信息添加到改变量数据中，如果当前的改变信息的改变长度大于预设长度阈值，则基于当前的改变量数据，生成单位保存数据，并将单位保存数据写入闪存NAND中，其中，所述改变信息包括起始逻辑区块地址和改变长度；
当固态硬盘突然断电时，固态硬盘使用LBA分配与逻辑区块地址LBA对应的物理区块地址PBA，固态硬盘在分配好PBA之后，并将PBA保存至映射表中，固态硬盘将各个改变量以及各个基数据的PBA保存至闪存NAND的超级数据块区域，并将各个管理信息数据、逻辑到物理地址转换L2P类型下的元数据类型的改变量和相应的基数据分别存储至与PBA对应的闪存NAND的区域；
当固态硬盘通电时，固态硬盘的读取单元读取闪存NAND中各个类型的元数据的改变量以及各个类型的元数据的基数据，并按保存先后顺序读取闪存NAND中的每个单位保存数据，针对每个单位保存数据，执行该单位保存数据中的基础数据搬移到固态硬盘的修剪trim数据表的相应位置，再按保存先后顺序读取该单位保存数据的改变量数据中添加的改变信息，根据该改变信息，确定地址区间，根据地址区间的类型，使用相应的恢复方式进行恢复。
2.根据权利要求1所述的一种快速恢复数据的固态硬盘使用方法，其特征在于：所述地址区间包括头区间、中间区间和尾区间，将该改变信息的起始逻辑区块地址至第一个内存对齐点的区间确定为头区间，将第一个内存对齐点至最后一个内存对齐点对应的区间确定为中间区间，将最后一个内存对齐点至该改变信息的终止逻辑区块地址的区间确定为尾区间。
3.根据权利要求1所述的一种快速恢复数据的固态硬盘使用方法，其特征在于：所述数据划分单元用于将管理信息数据、逻辑到物理地址转换L2P类型的元数据和单位保存数据划分为至少两个元数据类型，所述数据设置单元用于为各个元数据和单位保存数据类型设置静态随机存储区域，所述静态随机存储区域用于存储各个元数据和单元保存类型的元数据的改变量，所述数据计算单元，用于根据管理信息数据、逻辑到物理地址转换L2P类型的元数据的数据容量以及预设的LBA的数据容量计算LBA的个数，所述数据写入存储单元用于将单位保存数据及元数据写入存储至闪存NAND中，所述数据读取单元用于当固态硬盘通电时，根据各个LBA分别读取基数据与单位保存数据，所述数据搬移单元用于将该单位保存数据中的基础数据搬移到修剪trim数据表的相应位置，所述数据区间断定单元用于根据该改变信息，确定地址区间，所述数据恢复单元用于根据地址区间的类型，使用相应的恢复方式进行恢复。
4.根据权利要求1所述的一种快速恢复数据的固态硬盘使用方法，其特征在于：所述单位保存数据的构成结构为：头数据header+改变量数据delta+基础数据base，大小为16KB，所述生成单位保存数据后，即可将单位保存数据写入闪存NAND中。
5.根据权利要求1所述的一种快速恢复数据的固态硬盘使用方法，其特征在于：所述地址区间采用硬件单元XOR_ENGINE将中间区间的数据全部置1，并搬移到修剪trim数据表的相应位置，所述头区间或尾区间则根据是否4字节对齐，将地址区间划分为多个小区间。
6.根据权利要求1所述的一种快速恢复数据的固态硬盘使用方法，其特征在于：所述固态硬盘断电或通电时，所述固态硬盘根据逻辑区块地址LBA将各个改变量以及各个基数据分别存储至闪存NAND。
7.一种快速恢复数据的固态硬盘使用装置，包括数据划分单元，其特征在于，所述数据划分单元的输出端与数据设置单元的输入端电连接，所述数据设置单元的输出端与数据计算单元的输入端电连接，所述数据计算单元的输出端与数据写入存储单元的输入端电连接，所述数据写入存储单元的输出端与数据读取单元的输入端电连接，所述数据读取单元的输出端与数据搬移单元的输入端电连接，所述数据搬移单元的输出端与数据区间断定单元的输入端电连接，所述数据区间断定单元的输出端与数据恢复单元的输入端电连接。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行如权利要求1-6任一项所述的方法。
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