CN112214167B - 固态硬盘的空间信息管理方法、系统、终端及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种固态硬盘的空间信息管理方法、系统、终端及存储介质,包括:将编写调度管理器设为所有空间信息的唯一操作端口;在空间信息的结构体中设置锁定位;所述编写调度管理器从任务队列中取出任务并从任务中提取目标空间信息;读取目标空间信息结构体的锁定位,若所述锁定位为锁定状态则将所述任务放回所述任务队列并提取其他任务。本发明能够避免空间信息的竞争操作,保证数据的一致性。
Description
技术领域
本发明涉及存储技术领域,具体涉及一种固态硬盘的空间信息管理方法、系统、终端及存储介质。
背景技术
ZNS固态硬盘是基于多核架构实现的,IO路径中参与的多个重要模块, DM(DataManager),主要实现从消息队列中取出消息,并进行预先的IO预处理和用户数据搬移操作,WDM(write dispatch manager)主要负责进行消息的分发和active zone的管理工作,LKM(look up manager),主要负责相关buffer的管理,write交互流程处理等。ZNS SSD内部是由很多个zone 组成的,每个zone会有对应的zone info,zone info中记录了这个zone 的相关信息,例如写指针,映射的逻辑地址,zone状态等信息。所以zone info 的管理在SSD的内部就非常重要。传统的ZNS SSD的zone info存在于DDR 中的,所有的核都可以访问,进行读改写,这样就会存在多个任务对同一个 zone info的竞争操作,这样非常容易出现数据不一致等现象,不利于管理和使用。
发明内容
针对现有技术的上述不足,本发明提供一种固态硬盘的空间信息管理方法、系统、终端及存储介质,以解决上述技术问题。
第一方面,本发明提供一种固态硬盘的空间信息管理方法,包括:
将编写调度管理器设为所有空间信息的唯一操作端口;
在空间信息的结构体中设置锁定位;
所述编写调度管理器从任务队列中取出任务并从任务中提取目标空间信息;
读取目标空间信息结构体的锁定位,若所述锁定位为锁定状态则将所述任务放回所述任务队列并提取其他任务。
进一步的,所述方法还包括:
若所述锁定位为开放状态,则将所述锁定位设定为锁定状态并根据所述任务对所述目标空间信息进行读写;
读写操作完成之后,将所述目标空间信息的锁定位设为开放状态。
进一步的,所述方法还包括:
若所述任务的目标空间为正在执行写操作的空间,则相应目标空间信息包括本地存储空间信息和随机存储空间信息;
先读取本地存储空间信息的锁定位,再读取随机存储空间信息的锁定位,若两者均为开放状态,则读取本地存储空间信息和随机存储空间信息。
进一步的,所述方法还包括:
若所述任务的目标空间处于空闲状态,则读取所述目标空间的随机存储信息的锁定位,若所述随机存储信息的锁定位处于开放状态,则读取随机存储空间信息,并根据所述随机存储空间信息对所述目标空间进行操作。
第二方面,本发明提供一种固态硬盘的空间信息管理系统,包括:
操作设置单元,配置用于将编写调度管理器设为所有空间信息的唯一操作端口;
锁定设置单元,配置用于在空间信息的结构体中设置锁定位;
任务提取单元,配置用于所述编写调度管理器从任务队列中取出任务并从任务中提取目标空间信息;
锁定读取单元,配置用于读取目标空间信息结构体的锁定位,若所述锁定位为锁定状态则将所述任务放回所述任务队列并提取其他任务。
进一步的,所述系统还包括:
操作执行单元,配置用于若所述锁定位为开放状态,则将所述锁定位设定为锁定状态并根据所述任务对所述目标空间信息进行读写;
锁定解除单元,配置用于读写操作完成之后,将所述目标空间信息的锁定位设为开放状态。
进一步的,所述系统还包括:
目标选定单元,配置用于若所述任务的目标空间为正在执行写操作的空间,则相应目标空间信息包括本地存储空间信息和随机存储空间信息;
顺序拿锁单元,配置用于先读取本地存储空间信息的锁定位,再读取随机存储空间信息的锁定位,若两者均为开放状态,则读取本地存储空间信息和随机存储空间信息。
进一步的,所述系统还包括:
空闲空间处理单元,配置用于若所述任务的目标空间处于空闲状态,则读取所述目标空间的随机存储信息的锁定位,若所述随机存储信息的锁定位处于开放状态,则读取随机存储空间信息,并根据所述随机存储空间信息对所述目标空间进行操作。
第三方面,提供一种终端,包括:
处理器、存储器,其中,
该存储器用于存储计算机程序,
该处理器用于从存储器中调用并运行该计算机程序,使得终端执行上述的终端的方法。
第四方面,提供了一种计算机存储介质,所述计算机可读存储介质中存储有指令,当其在计算机上运行时,使得计算机执行上述各方面所述的方法。
本发明的有益效果在于,
本发明提供的固态硬盘的空间信息管理方法、系统、终端及存储介质,将编写调度管理器设为所有空间信息的唯一操作端口,进行统一接口操作并感知所有对active zone的操作,以便做出实时操作。同时在空间信息的结构体中设置锁定位,避免多个核同时对空间信息进行读写操作。本发明能够避免空间信息的竞争操作,保证数据的一致性。
此外,本发明设计原理可靠,结构简单,具有非常广泛的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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,对于本领域普通技术人员而言,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是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。
图2是本发明一个实施例的系统的示意性框图。
图3为本发明实施例提供的一种终端的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案,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,所描述的实施例仅仅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,都应当属于本发明保护的范围。
下面对本发明中出现的关键术语进行解释。
SSD(Solid State Drive)固态驱动器,俗称固态硬盘;
ZNS(Zoned Namespace)基于zone大小的管理空间的一种 NVMe协议的新特性;
zone ZNS中的一种存储空间单位;
super block是SSD固件内部一种组织nand空间的块大小;
lba主机组织写数据的一种单位空间,在本专利中以4k为一个lba大小;
DDR一种存储介质,在本发明中用于存储zone info数据;
ACTIVE ZONE正在执行的,被分配资源的,可执行write的zone。(open 状态);
Local ram存在于CPU内部,可直接寻址获得数据。
图1是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。其中,图1执行主体可以为一种固态硬盘的空间信息管理系统。
如图1所示,该方法包括:
步骤110,将编写调度管理器设为所有空间信息的唯一操作端口;
步骤120,在空间信息的结构体中设置锁定位;
步骤130,所述编写调度管理器从任务队列中取出任务并从任务中提取目标空间信息;
步骤140,读取目标空间信息结构体的锁定位,若所述锁定位为锁定状态则将所述任务放回所述任务队列并提取其他任务。
具体的,所述固态硬盘的空间信息管理方法包括:
S1将编写调度管理器设为所有空间信息的唯一操作端口。
Zone info的读写全部放在WDM(编写调度管理器)进行操作;优点:可以进行统一接口操作;WDM是和其它核是独立的,全部放在WDM可以感知到所有对 active zone的操作,以便做出实时操作(无需读DDR)。
S2、在空间信息的结构体中设置锁定位。
zone info的结构体中,用1Bit表示一个lock位。
S3、所述编写调度管理器从任务队列中取出任务并从任务中提取目标空间信息。
编写调度管理器(WDM)从任务队列中取出最前面的任务,并读取任务的目标空间以及目标空间信息(读写任务的目标空间地址)。
S4、读取目标空间信息结构体的锁定位,若所述锁定位为锁定状态则将所述任务放回所述任务队列并提取其他任务。
在进行zone info的修改前,需要先read这个bit,判断是否为1,如果为1,不能执行后续操作,需要将其加入等待队列,需要循环check;如果为0,需要先将这个lock bitset为1,表示其他操作都不能对当前被lock 的zone info进行修改操作;当前任务执行完成,并修改完zone info后,需要将当前lock bit清为0,表示其他操作可以对这个zoneinfo进行操作,并且当释放lock bit后,为了保证顺序,优先处理等待队列中的任务。
具体的,针对不同类型任务的具体拿锁方法如下:
(1)对于正在执行write的zone,我们称为active zone,它的zone info 会在CPU的local Ram和DDR中同时存在,但由于local RAM可以直接寻址, zone info在local RAM中的内容要新于DDR。在local RAM和DDR中的zone info都存在lock bit,操作对应zone前都需要采用步骤S4的策略;但是,拿锁的顺序需要先local后DDR(先判断要操作的zone是否为active zone,如果为active zone先拿到local的lock,再拿DDR的lock)。
(2)如果操作的不是active zone,只需要拿到DDR lock。
对于拿不到对应zone的zone info lock的任务,挂入对应的等待队列。
如图2所示,该系统200包括:
操作设置单元210,配置用于将编写调度管理器设为所有空间信息的唯一操作端口;
锁定设置单元220,配置用于在空间信息的结构体中设置锁定位;
任务提取单元230,配置用于所述编写调度管理器从任务队列中取出任务并从任务中提取目标空间信息;
锁定读取单元240,配置用于读取目标空间信息结构体的锁定位,若所述锁定位为锁定状态则将所述任务放回所述任务队列并提取其他任务。
可选地,作为本发明一个实施例,所述系统还包括:
操作执行单元,配置用于若所述锁定位为开放状态,则将所述锁定位设定为锁定状态并根据所述任务对所述目标空间信息进行读写;
锁定解除单元,配置用于读写操作完成之后,将所述目标空间信息的锁定位设为开放状态。
可选地,作为本发明一个实施例,所述系统还包括:
目标选定单元,配置用于若所述任务的目标空间为正在执行写操作的空间,则相应目标空间信息包括本地存储空间信息和随机存储空间信息;
顺序拿锁单元,配置用于先读取本地存储空间信息的锁定位,再读取随机存储空间信息的锁定位,若两者均为开放状态,则读取本地存储空间信息和随机存储空间信息。
可选地,作为本发明一个实施例,所述系统还包括:
空闲空间处理单元,配置用于若所述任务的目标空间处于空闲状态,则读取所述目标空间的随机存储信息的锁定位,若所述随机存储信息的锁定位处于开放状态,则读取随机存储空间信息,并根据所述随机存储空间信息对所述目标空间进行操作。
图3为本发明实施例提供的一种终端300的结构示意图,该终端300可以用于执行本发明实施例提供的固态硬盘的空间信息管理方法。
其中,该终端300可以包括:处理器310、存储器320及通信单元330。这些组件通过一条或多条总线进行通信,本领域技术人员可以理解,图中示出的服务器的结构并不构成对本发明的限定,它既可以是总线形结构,也可以是星型结构,还可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者不同的部件布置。
其中,该存储器320可以用于存储处理器310的执行指令,存储器320 可以由任何类型的易失性或非易失性存储终端或者它们的组合实现,如静态随机存取存储器(SRAM),电可擦除可编程只读存储器(EEPROM),可擦除可编程只读存储器(EPROM),可编程只读存储器(PROM),只读存储器(ROM),磁存储器,快闪存储器,磁盘或光盘。当存储器320中的执行指令由处理器 310执行时,使得终端300能够执行以下上述方法实施例中的部分或全部步骤。
处理器310为存储终端的控制中心,利用各种接口和线路连接整个电子终端的各个部分,通过运行或执行存储在存储器320内的软件程序和/或模块,以及调用存储在存储器内的数据,以执行电子终端的各种功能和/或处理数据。所述处理器可以由集成电路(Integrated Circuit,简称IC)组成,例如可以由单颗封装的IC所组成,也可以由连接多颗相同功能或不同功能的封装IC而组成。举例来说,处理器310可以仅包括中央处理器(Central Processing Unit,简称CPU)。在本发明实施方式中,CPU可以是单运算核心,也可以包括多运算核心。
通信单元330,用于建立通信信道,从而使所述存储终端可以与其它终端进行通信。接收其他终端发送的用户数据或者向其他终端发送用户数据。
本发明还提供一种计算机存储介质,其中,该计算机存储介质可存储有程序,该程序执行时可包括本发明提供的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文:read-only memory,简称:ROM)或随机存储记忆体(英文:random access memory,简称:RAM) 等。
因此,本发明将编写调度管理器设为所有空间信息的唯一操作端口,进行统一接口操作并感知所有对active zone的操作,以便做出实时操作。同时在空间信息的结构体中设置锁定位,避免多个核同时对空间信息进行读写操作。本发明能够避免空间信息的竞争操作,保证数据的一致性,本实施例所能达到的技术效果可以参见上文中的描述,此处不再赘述。
本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解,本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的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如U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质,包括若干指令用以使得一台计算机终端(可以是个人计算机,服务器,或者第二终端、网络终端等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其,对于终端实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例中的说明即可。
在本发明所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,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。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,系统或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
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,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述,但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下,本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换,而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种固态硬盘的空间信息管理方法,其特征在于,包括:
将编写调度管理器设为所有空间信息的唯一操作端口;
在空间信息的结构体中设置锁定位;
所述编写调度管理器从任务队列中取出任务并从任务中提取目标空间信息;
读取目标空间信息结构体的锁定位,若所述锁定位为锁定状态则将所述任务放回所述任务队列并提取其他任务。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
若所述锁定位为开放状态,则将所述锁定位设定为锁定状态并根据所述任务对所述目标空间信息进行读写;
读写操作完成之后,将所述目标空间信息的锁定位设为开放状态。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
若所述任务的目标空间为正在执行写操作的空间,则相应目标空间信息包括本地存储空间信息和随机存储空间信息;
先读取本地存储空间信息的锁定位,再读取随机存储空间信息的锁定位,若两者均为开放状态,则读取本地存储空间信息和随机存储空间信息。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
若所述任务的目标空间处于空闲状态,则读取所述目标空间的随机存储信息的锁定位,若所述随机存储信息的锁定位处于开放状态,则读取随机存储空间信息,并根据所述随机存储空间信息对所述目标空间进行操作。
5.一种固态硬盘的空间信息管理系统,其特征在于,包括:
操作设置单元,配置用于将编写调度管理器设为所有空间信息的唯一操作端口;
锁定设置单元,配置用于在空间信息的结构体中设置锁定位;
任务提取单元,配置用于所述编写调度管理器从任务队列中取出任务并从任务中提取目标空间信息;
锁定读取单元,配置用于读取目标空间信息结构体的锁定位,若所述锁定位为锁定状态则将所述任务放回所述任务队列并提取其他任务。
6.根据权利要求5所述的系统,其特征在于,所述系统还包括:
操作执行单元,配置用于若所述锁定位为开放状态,则将所述锁定位设定为锁定状态并根据所述任务对所述目标空间信息进行读写;
锁定解除单元,配置用于读写操作完成之后,将所述目标空间信息的锁定位设为开放状态。
7.根据权利要求5所述的系统,其特征在于,所述系统还包括:
目标选定单元,配置用于若所述任务的目标空间为正在执行写操作的空间,则相应目标空间信息包括本地存储空间信息和随机存储空间信息;
顺序拿锁单元,配置用于先读取本地存储空间信息的锁定位,再读取随机存储空间信息的锁定位,若两者均为开放状态,则读取本地存储空间信息和随机存储空间信息。
8.根据权利要求7所述的系统,其特征在于,所述系统还包括:
空闲空间处理单元,配置用于若所述任务的目标空间处于空闲状态,则读取所述目标空间的随机存储信息的锁定位,若所述随机存储信息的锁定位处于开放状态,则读取随机存储空间信息,并根据所述随机存储空间信息对所述目标空间进行操作。
9.一种终端,其特征在于,包括:
处理器;
用于存储处理器的执行指令的存储器;
其中,所述处理器被配置为执行权利要求1-4任一项所述的方法。
10.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质,其特征在于,该程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一项所述的方法。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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