CN112015349B - 一种全闪系统卷删除方法、装置及电子设备和存储介质 - Google Patents

一种全闪系统卷删除方法、装置及电子设备和存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种全闪系统卷删除方法、装置及一种电子设备和计算机可读存储介质，该方法包括：确定待删除精简卷和对应的所有B+树；其中，所述B+树用于存储所述待删除精简卷的元数据；创建多个删除任务，并为每个所述B+树分配对应的删除任务；利用每个所述删除任务确定对应的B+树存储的元数据，并回收所述元数据对应的数据空间。当删除精简卷时，为每个B+树分配对应的删除任务，多个删除任务并发执行删除操作，由于在线程执行过程中没有对锁资源的竞争和等待，有了更小的处理时延。由此可见，本申请提供的全闪系统卷删除方法，提高了卷删除效率。

Description

一种全闪系统卷删除方法、装置及电子设备和存储介质
技术领域
本申请涉及存储技术领域，更具体地说，涉及一种全闪系统卷删除方法、装置及一种电子设备和一种计算机可读存储介质。
背景技术
在数据存储系统中，元数据是信息存储的基础。近年来，随着信息技术的发展，产生了海量的数据，但是如何有效地管理和组织这些海量数据已经成为一个突出的问题。在存储系统中元数据的高效组织和管理是解决这一问题的有效手段，能支持系统对数据的管理和维护。
在全闪存储系统中，精简卷的元数据管理至关重要，精简卷的元数据保存的是逻辑地址(Logical Block Address，LBA)与物理地址(Physical Block Address，PBA)的映射关系。当删除精简卷时，需要释放数据的物理空间。
因此，如何提高卷删除效率是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
本申请的目的在于提供一种全闪系统卷删除方法、装置及一种电子设备和一种计算机可读存储介质，提高了卷删除效率。
为实现上述目的，本申请提供了一种全闪系统卷删除方法，包括：
确定待删除精简卷和对应的所有B+树；其中，所述B+树用于存储所述待删除精简卷的元数据；
创建多个删除任务，并为每个所述B+树分配对应的删除任务；
利用每个所述删除任务确定对应的B+树存储的元数据，并回收所述元数据对应的数据空间。
其中，所述创建多个删除任务，包括：
根据所述待删除精简卷的容量计算B+树数量，并基于所述B+树数量创建目标数量个删除任务；
其中，若所述目标数量与所述B+树数量相同，则所述删除任务与所述B+树一一对应；
若所述目标数量为N，则标识为a的B+树对应的删除任务的标识b＝a％N。
其中，所述确定待删除精简卷和对应的B+树之后，还包括：
对缓存中的所述B+树进行刷盘操作。
其中，所述利用每个所述删除任务确定对应的B+树存储的元数据，并回收所述元数据对应的数据空间，包括：
确定所述删除任务对应的所有目标B+树，并在所有所述目标B+树中选择待删除B+树；
利用所述删除任务确定所述待删除B+树存储的目标元数据，并回收所述目标元数据对应的数据空间；
在所有所述目标B+树中重新选择待删除B+树直到所有所述目标B+树中存储的元数据对应的数据空间均回收完成。
其中，所述利用所述删除任务确定所述待删除B+树存储的目标元数据，并回收所述目标元数据对应的数据空间，包括：
利用所述删除任务从所述待删除B+树的叶子节点中确定目标PL删除对，并基于所述目标PL删除对回收对应的数据空间。
其中，所述回收所述目标元数据对应的数据空间之后，还包括：
回收所述目标元数据对应的元数据空间；
相应的，所述在所有所述目标B+树中重新选择待删除B+树直到所有所述目标B+树中存储的元数据对应的数据空间均回收完成，包括：
在所有所述目标B+树中重新选择待删除B+树直到所有所述目标B+树中存储的元数据对应的数据空间和元数据空间均回收完成。
其中，所述回收所述目标元数据对应的元数据空间，包括：
确定所述待删除B+树中所有节点的物理地址，并基于所有所述物理地址回收对应的元数据空间。
为实现上述目的，本申请提供了一种全闪系统卷删除装置，包括：
确定模块，用于确定待删除精简卷和对应的所有B+树；其中，所述B+树用于存储所述待删除精简卷的元数据；
分配模块，用于创建多个删除任务，并为每个所述B+树分配对应的删除任务；
回收模块，用于利用每个所述删除任务确定对应的B+树存储的元数据，并回收所述元数据对应的数据空间。
为实现上述目的，本申请提供了一种电子设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述全闪系统卷删除方法的步骤。
为实现上述目的，本申请提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质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如上述全闪系统卷删除方法的步骤。
通过以上方案可知，本申请提供的一种全闪系统卷删除方法，包括：确定待删除精简卷和对应的所有B+树；其中，所述B+树用于存储所述待删除精简卷的元数据；创建多个删除任务，并为每个所述B+树分配对应的删除任务；利用每个所述删除任务确定对应的B+树存储的元数据，并回收所述元数据对应的数据空间。
在本申请中，使用B+树的数据结构来组织全闪系统的元数据，每个精简卷对应多个B+树，每棵B+树承载精简卷的部分元数据，避免多线程同时访问时使用锁资源的开销，同时增大了并发访问数量，提高了吞吐量。当删除精简卷时，为每个B+树分配对应的删除任务，多个删除任务并发执行删除操作，由于在线程执行过程中没有对锁资源的竞争和等待，有了更小的处理时延。由此可见，本申请提供的全闪系统卷删除方法，提高了卷删除效率。
本申请还公开了一种全闪系统卷删除装置及一种电子设备和一种计算机可读存储介质，同样能实现上述技术效果。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。
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。附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1为根据一示例性实施例示出的一种全闪系统卷删除方法的流程图；
图2为根据一示例性实施例示出的一种B+树的结构图；
图3为根据一示例性实施例示出的一种元数据访问的流程图；
图4为根据一示例性实施例示出的另一种全闪系统卷删除方法的流程图；
图5为根据一示例性实施例示出的一种全闪系统卷删除装置的结构图；
图6为根据一示例性实施例示出的一种电子设备的结构图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例公开了一种全闪系统卷删除方法，提高了卷删除效率。
参见图1，根据一示例性实施例示出的一种全闪系统卷删除方法的流程图，如图1所示，包括：
S101：确定待删除精简卷和对应的所有B+树；其中，所述B+树用于存储所述待删除精简卷的元数据；
在具体实施中，为了支持全闪系统内部元数据对象的有效查找，使用B+树的数据结构组织元数据，即将每个精简卷的元数据存储值多棵B+树上，每棵B+树承载部分元数据，避免多线程同时访问时使用锁资源的开销，同时增大了并发访问数量，提高了吞吐量。B+树结构如图2所示，B+树索引具有O(logn)的查找时间复杂度和50％的空间使用率(非叶子节点作为索引节点，不作为保存数据的节点)；B+树查找是通过根节点然后逐级往下遍历直到叶子节点；综合来看B+树有更好的搜索效率，更适合组织元数据对象。
如图3所示，写数据时，写请求先将数据写入磁盘或SSD盘，即写1；从磁盘或SSD盘返回后将返给的PBA值写入元数据，即写2。读数据时，读请求首先去访问元数据，获取LBA对应的PBA值，即读1；从元数据获取PBA值后，向磁盘或SSD盘获取数据，即读2。
当需要删除精简卷时，首先确定该精简卷对应的所有B+树，并对缓存中的B+树进行刷盘操作。
S102：创建多个删除任务，并为每个所述B+树分配对应的删除任务；
在本步骤中，为待删除精简卷创建多个删除任务，每个删除任务用于执行一个B+树的删除操作。具体的，所述创建多个删除任务的步骤包括：根据所述待删除精简卷的容量计算B+树数量，并基于所述B+树数量创建目标数量个删除任务。
作为一种可行的实施方式，删除任务的目标数量可以与B+树数量相同，在该实施方式下，删除任务与B+树一一对应。作为另一种实施方式，若所述目标数量为N，则标识为a的B+树对应的删除任务的标识b＝a％N。例如，N＝4，当B+树数量小于或等于4时，启动B+树数量个删除任务，每个删除任务对应一个B+树，当B+树数量大4时，启动4个删除任务，具体删除任务与B+树的对应关系如下：TASK0处理树0，4，8…，TASK1处理树1，5，9…，TASK2处理2，6，10…，TASK3处理3，7，11…等。每个删除任务处理完成一棵树后会再遍历下一棵树，直至这些删除任务完成所属树的删除操作，结束此任务，并将此任务所分配内存空间释放，用于其他卷的删除任务。
S103：利用每个所述删除任务确定对应的B+树存储的元数据，并回收所述元数据对应的数据空间。
在本步骤中，每个删除任务用于回收对应的B+树存储的元数据对应的数据空间，若一个删除任务对应多个B+树，则进行依次回收。具体的，本步骤可以包括：确定所述删除任务对应的所有目标B+树，并在所有所述目标B+树中选择待删除B+树；利用所述删除任务确定所述待删除B+树存储的目标元数据，并回收所述目标元数据对应的数据空间；在所有所述目标B+树中重新选择待删除B+树直到所有所述目标B+树中存储的元数据对应的数据空间均回收完成。可以理解的是，当某个删除任务完成对应的一棵B+树存储的元数据对应的数据空间回收后，会继续处理器对应的其他B+树，直至全部完成，并释放任务的内存空间。当所有任务完成后，需要将元数据根节点信息区的根地址置为全f，表示无数据，并将精简卷的删除状态置为成功。
在本申请实施例中，使用B+树的数据结构来组织全闪系统的元数据，每个精简卷对应多个B+树，每棵B+树承载精简卷的部分元数据，避免多线程同时访问时使用锁资源的开销，同时增大了并发访问数量，提高了吞吐量。当删除精简卷时，为每个B+树分配对应的删除任务，多个删除任务并发执行删除操作，由于在线程执行过程中没有对锁资源的竞争和等待，有了更小的处理时延。由此可见，本申请实施例提供的全闪系统卷删除方法，提高了卷删除效率。
本申请实施例公开了一种全闪系统卷删除方法，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。具体的：
参见图4，根据一示例性实施例示出的另一种全闪系统卷删除方法的流程图，如图4所示，包括：
S201：确定待删除精简卷和对应的所有B+树；其中，所述B+树用于存储所述待删除精简卷的元数据；
S202：创建多个删除任务，并为每个所述B+树分配对应的删除任务；
S203：确定所述删除任务对应的所有目标B+树，并在所有所述目标B+树中选择待删除B+树；
S204：利用所述删除任务确定所述待删除B+树存储的目标元数据，并回收所述目标元数据对应的数据空间；
本步骤的目的在于利用删除任务回收待删除B+树存储的目标元数据对应的数据空间。具体的，本步骤可以包括：利用所述删除任务从所述待删除B+树的叶子节点中确定目标PL删除对，并基于所述目标PL删除对回收对应的数据空间。
在具体实施中，删除任务首先遍历待删除B+树的所有节点，并利用内存空间进行存放，内存空间可以利用数组实现，内存数组个数与待删除B+树的层数相同，每个数组分别记录一个层内的节点。在数据回收过程中，首先根据待删除B+树根节点信息获取相应根节点，再从根节点中获取下层节点的物理地址，直至遍历到叶子节点，从叶子节点取出相应的KV，通过规则计算出相应的PL删除对，并发给下层模块删除，回收数据空间，直至所有处理完成后再进行下一步操作。逐层遍历删除并回调，直至一个树中所有叶子点都发送完成，代表本棵树中的数据空间回收完成。
S205：回收所述目标元数据对应的元数据空间；
本步骤的目的在于利用删除任务回收待删除B+树存储的目标元数据对应的元数据空间。具体的，本步骤可以包括：确定所述待删除B+树中所有节点的物理地址，并基于所有所述物理地址回收对应的元数据空间。在具体实施中，可以从上述数组中取出待删除B+树的节点，获取节点的物理地址，发给下层模块，回收元数据空间。
S206：判断所有所述目标B+树中存储的元数据对应的数据空间和元数据空间是否均回收完成；若否，则进入步骤S207；
S207：在所有所述目标B+树中重新选择待删除B+树，并重新进入步骤S204。
由此可见，在本实施例中，当删除精简卷时，不仅要释放数据的物理空间，又要释放元数据的空间，删除时会根据卷容量计算出可以此卷占用多少棵B+树，对每棵B+树启动一个删除任务去并发执行删除操作，由于在线程执行过程中没有对锁资源的竞争和等待，有了更小的处理时延。该方法可以获得高效的元数据访问和空间释放与回收的高效性。
下面对本申请实施例提供的一种全闪系统卷删除装置进行介绍，下文描述的一种全闪系统卷删除装置与上文描述的一种全闪系统卷删除方法可以相互参照。
参见图5，根据一示例性实施例示出的一种全闪系统卷删除装置的结构图，如图5所示，包括：
确定模块501，用于确定待删除精简卷和对应的所有B+树；其中，所述B+树用于存储所述待删除精简卷的元数据；
分配模块502，用于创建多个删除任务，并为每个所述B+树分配对应的删除任务；
回收模块503，用于利用每个所述删除任务确定对应的B+树存储的元数据，并回收所述元数据对应的数据空间。
在本申请实施例中，使用B+树的数据结构来组织全闪系统的元数据，每个精简卷对应多个B+树，每棵B+树承载精简卷的部分元数据，避免多线程同时访问时使用锁资源的开销，同时增大了并发访问数量，提高了吞吐量。当删除精简卷时，为每个B+树分配对应的删除任务，多个删除任务并发执行删除操作，由于在线程执行过程中没有对锁资源的竞争和等待，有了更小的处理时延。由此可见，本申请实施例提供的全闪系统卷删除装置，提高了卷删除效率。
在上述实施例的基础上，作为一种优选实施方式，所述分配模块502包括：
创建单元，用于根据所述待删除精简卷的容量计算B+树数量，并基于所述B+树数量创建目标数量个删除任务；
分配单元，用于为每个所述B+树分配对应的删除任务；
其中，若所述目标数量与所述B+树数量相同，则所述删除任务与所述B+树一一对应；
若所述目标数量为N，则标识为a的B+树对应的删除任务的标识b＝a％N。
在上述实施例的基础上，作为一种优选实施方式，还包括：
刷盘模块，用于对缓存中的所述B+树进行刷盘操作。
在上述实施例的基础上，作为一种优选实施方式，所述回收模块503包括：
确定单元，用于确定所述删除任务对应的所有目标B+树，并在所有所述目标B+树中选择待删除B+树；
第一回收单元，用于利用所述删除任务确定所述待删除B+树存储的目标元数据，并回收所述目标元数据对应的数据空间；
判断单元，用于判断所有所述目标B+树中存储的元数据对应的数据空间是否均回收完成；若是，则启动选择单元的工作流程；
选择单元，用于在所有所述目标B+树中重新选择待删除B+树并重新启动所述第一回收单元的工作流程。
在上述实施例的基础上，作为一种优选实施方式，所述第一回收单元具体为利用所述删除任务从所述待删除B+树的叶子节点中确定目标PL删除对，并基于所述目标PL删除对回收对应的数据空间的单元。
在上述实施例的基础上，作为一种优选实施方式，所述回收模块503还包括：
第二回收单元，用于回收所述目标元数据对应的元数据空间；
相应的，所述判断单元具体为判断所有所述目标B+树中存储的元数据对应的数据空间和元数据空间是否均回收完成。
在上述实施例的基础上，作为一种优选实施方式，所述第二回收单元具体为确定所述待删除B+树中所有节点的物理地址，并基于所有所述物理地址回收对应的元数据空间的单元。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
本申请还提供了一种电子设备，参见图6，本申请实施例提供的一种电子设备600的结构图，如图6所示，可以包括处理器11和存储器12。该电子设备600还可以包括多媒体组件13，输入/输出(I/O)接口14，以及通信组件15中的一者或多者。
其中，处理器11用于控制该电子设备600的整体操作，以完成上述的全闪系统卷删除方法中的全部或部分步骤。存储器12用于存储各种类型的数据以支持在该电子设备600的操作，这些数据例如可以包括用于在该电子设备600上操作的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据。该存储器12可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-OnlyMemory，简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read-OnlyMemory，简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，简称PROM)，只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。多媒体组件13可以包括屏幕，例如可以是触摸屏。I/O接口14为处理器11和其他接口模块之间提供接口，上述其他接口模块可以是键盘，鼠标，按钮等。这些按钮可以是虚拟按钮或者实体按钮。通信组件15用于该电子设备600与其他设备之间进行有线或无线通信。无线通信，例如Wi-Fi，蓝牙，近场通信(Near Field Communication，简称NFC)，2G、3G或4G，或它们中的一种或几种的组合，因此相应的该通信组件15可以包括：Wi-Fi模块，蓝牙模块，NFC模块。
在一示例性实施例中，电子设备600可以被一个或多个应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称DSP)、数字信号处理设备(Digital Signal Processing Device，简称DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，简称PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述的全闪系统卷删除方法。
在另一示例性实施例中，还提供了一种包括程序指令的计算机可读存储介质，该程序指令被处理器执行时实现上述全闪系统卷删除方法的步骤。例如，该计算机可读存储介质可以为上述包括程序指令的存储器12，上述程序指令可由电子设备600的处理器11执行以完成上述的全闪系统卷删除方法。
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。应当指出，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”或者其任何其他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他要素，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，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (9)

1.一种全闪系统卷删除方法，其特征在于，包括：
确定待删除精简卷和对应的所有B+树；其中，所述B+树用于存储所述待删除精简卷的元数据；
创建多个删除任务，并为每个所述B+树分配对应的删除任务；
利用每个所述删除任务确定对应的B+树存储的元数据，并回收所述元数据对应的数据空间；
其中，所述创建多个删除任务，包括：
根据所述待删除精简卷的容量计算B+树数量，并基于所述B+树数量创建目标数量个删除任务；
其中，若所述目标数量与所述B+树数量相同，则所述删除任务与所述B+树一一对应；
若所述目标数量为N，则标识为a的B+树对应的删除任务的标识b=a%N。
2.根据权利要求1所述全闪系统卷删除方法，其特征在于，所述确定待删除精简卷和对应的B+树之后，还包括：
对缓存中的所述B+树进行刷盘操作。
3.根据权利要求1所述全闪系统卷删除方法，其特征在于，所述利用每个所述删除任务确定对应的B+树存储的元数据，并回收所述元数据对应的数据空间，包括：
确定所述删除任务对应的所有目标B+树，并在所有所述目标B+树中选择待删除B+树；
利用所述删除任务确定所述待删除B+树存储的目标元数据，并回收所述目标元数据对应的数据空间；
在所有所述目标B+树中重新选择待删除B+树直到所有所述目标B+树中存储的元数据对应的数据空间均回收完成。
4.根据权利要求3所述全闪系统卷删除方法，其特征在于，所述利用所述删除任务确定所述待删除B+树存储的目标元数据，并回收所述目标元数据对应的数据空间，包括：
利用所述删除任务从所述待删除B+树的叶子节点中确定目标PL删除对，并基于所述目标PL删除对回收对应的数据空间。
5.根据权利要求3或4所述全闪系统卷删除方法，其特征在于，所述回收所述目标元数据对应的数据空间之后，还包括：
回收所述目标元数据对应的元数据空间；
相应的，所述在所有所述目标B+树中重新选择待删除B+树直到所有所述目标B+树中存储的元数据对应的数据空间均回收完成，包括：
在所有所述目标B+树中重新选择待删除B+树直到所有所述目标B+树中存储的元数据对应的数据空间和元数据空间均回收完成。
6.根据权利要求5所述全闪系统卷删除方法，其特征在于，所述回收所述目标元数据对应的元数据空间，包括：
确定所述待删除B+树中所有节点的物理地址，并基于所有所述物理地址回收对应的元数据空间。
7.一种全闪系统卷删除装置，其特征在于，包括：
确定模块，用于确定待删除精简卷和对应的所有B+树；其中，所述B+树用于存储所述待删除精简卷的元数据；
分配模块，用于创建多个删除任务，并为每个所述B+树分配对应的删除任务；
回收模块，用于利用每个所述删除任务确定对应的B+树存储的元数据，并回收所述元数据对应的数据空间；
其中，所述分配模块包括：
创建单元，用于根据所述待删除精简卷的容量计算B+树数量，并基于所述B+树数量创建目标数量个删除任务；
分配单元，用于为每个所述B+树分配对应的删除任务；
其中，若所述目标数量与所述B+树数量相同，则所述删除任务与所述B+树一一对应；
若所述目标数量为N，则标识为a的B+树对应的删除任务的标识b=a%N。
8.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述全闪系统卷删除方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质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如权利要求1至6任一项所述全闪系统卷删除方法的步骤。
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