CN112445429A - 固态硬盘物理块的管理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种固态硬盘物理块的管理方法及系统，涉及固态硬盘领域，其方法包括：对固态硬盘物理块写入数据时，选取用户数据区的逻辑存储单元写入数据，用户数据区包括多个不含坏块的逻辑存储单元；对固态硬盘物理块写入数据之后，获取数据存储实际使用的空间和用户数据区用于存储的物理空间，根据实际使用的空间和物理空间计算预留空间；当预留空间小于等于预设阈值时，从候选区选取目标逻辑存储单元加入用户数据区，直至预留空间大于预设阈值，候选区包括多个含有坏块的逻辑存储单元。本发明能够提高SSD在用户数据较少情况下的读写性能，提高SSD在使用前期的性能一致性，优化SSD在整个生命周期中的性能表现，降低FTL对可用空间的管理难度。
Description
技术领域
本发明涉及固态硬盘领域，具体是涉及一种固态硬盘物理块的管理方法及系统。
背景技术
SSD(Solid State Drive，固态硬盘)是由若干个NAND Flash(非易失性存储介质)闪存阵列组成的存储设备，是一种与传统硬盘不同的数据存储设备。数据存储在每颗NANDFlash芯片内部的非易失性存储单元中，并利用NAND Flash阵列并发I/O操作的特征实现高速数据传输。以容量为256GB，NAND Flash为Micron B16A的SSD为例，单颗B16AFlash的标称存储容量为约32GB(256Gb)，有2个Plane(由多个Block组成的NAND Flash存储块矩阵)，每个Plane由504个block组成。由此可见这个256GB的固态硬盘的存储结构如图1所示，每个Row Block(RBlock，由若干个Die内部具有相同的BlockNumber的Plane Block组成的逻辑存储单元)都是一个每个Die里面具有相同block号的物理block组成，RBlock是SSD固件中FTL(Flash Translation Layer，NAND Flash管理算法)模块用来分配、回收的基本逻辑存储单元。在该案例中，每个RBlock是由16个物理block组成，一个RBlock的容量是16个物理block容量的总和，即576MB(36864KB x16)。
随着SSD容量的增加，所需要NAND Die的个数也越来越多。在现有的SSD FTL设计中，RBlock的大小和Die数量之间呈线性增长关系，公式如下，RBlock Size＝PhysicalBlock Size*Plane Per Die*Die Count。
目前SSD FTL中应用最为广泛的Block的管理方式，主要是从NAND FLASH I/O并发操作的最大化的角度去考虑，有多少个die就可以同时并发多少I/O操作，从而使固态硬盘能够实现很高的性能。
在NAND flash的制造过程中，由于工艺的原因，会导致某些block不能正常进行读/写/擦操作，这样的block叫做出厂坏块(manufacture bad block)；除此之外，在flash的使用过程中，某些block在PEC到达一定值后也不能正常操作，这样的block叫做新增坏块(grownbadblock)。FTL模块需要了解并管理SSD的坏块信息，保证在数据写入时不要写到坏块上面，否则就会出现数据丢失的情况。
在固态硬盘中，由于考虑到新增坏块的存在，以及垃圾回收的需求，实际的物理容量会比标称的逻辑容量更大，这样一个参数通常被称为OP(OverProvisioning)，以MicronB16A系列flash为例，一个256GB的SSD，其逻辑容量按照Jedec标准应该是：
Total LBA(逻辑区块数量)＝(21168+1953504*(Capacity in GB))＝500118192；
Logical Capacity＝Total LBA*512/1024＝250059096KB；
物理容量为：
Physical Capacity＝16KB*2304*2*504*8＝297271296KB；
因此OP为：
OP＝(Physical Capacity–Logical Capacity)/Logical Capacity＝18.88％；
由于OP空间的存在，SSD FW才能对已经写入用户数据的RBlock进行垃圾回收，并释放出空间来写入新的数据，另一方面，新增坏块的产生，也只是影响到实际的OP空间的大小，不会直接导致用户可用空间的减少。
在常见的FTL设计中，FW对所有的RBlock都一视同仁，按照一定的顺序，如RBlocknumber，PEC等，将擦除过的RBlock依次用来写入用户数据，在这样的使用方式下，SSD的写入性能会受到RBlock中的坏块数量的影响，如果排除掉坏块后，RBlock的有效Flash带宽不能满足前端接口的带宽需求，就会发生短时间的速度下降的现象。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种固态硬盘物理块的管理方法及系统，能够提高SSD在用户数据较少情况下的读写性能，提高SSD在使用前期的性能一致性，优化SSD在整个生命周期中的性能表现，降低FTL对可用空间的管理难度
第一方面，提供一种固态硬盘物理块的管理方法，包括以下步骤：
对固态硬盘物理块写入数据时，选取用户数据区的逻辑存储单元写入数据，所述用户数据区包括多个不含坏块的逻辑存储单元；
对固态硬盘物理块写入数据之后，获取数据存储实际使用的空间和所述用户数据区用于存储的物理空间，根据所述实际使用的空间和所述物理空间计算预留空间；
当所述预留空间小于等于预设阈值时，从候选区选取目标逻辑存储单元加入所述用户数据区，直至所述预留空间大于预设阈值，所述候选区包括多个含有坏块的逻辑存储单元。
根据第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述“对固态硬盘物理块写入数据时，选取用户数据区的逻辑存储单元写入数据”步骤之前，包括以下步骤：
对固态硬盘物理块进行初始化时，检测各逻辑存储单元的物理块状态、并对逻辑存储单元中的坏块进行标记；
设置不含坏块的逻辑存储单元为所述用户数据区，设置包含坏块的逻辑存储单元为所述候选区，并记录所述候选区中各逻辑存储单元中包含的坏块数量。
根据第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述“从候选区选取目标逻辑存储单元加入所述用户数据区”步骤，包括以下步骤：
从所述候选区选取坏块数量最少的逻辑存储单元作为目标逻辑存储单元加入所述用户数据区。
根据第一方面，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述“选取用户数据区的逻辑存储单元写入数据”步骤，包括以下步骤：
获取所述用户数据区的各个逻辑存储单元的擦除次数；
若检测到某个所述逻辑存储单元擦除次数最少，则选取擦除次数最少的所述逻辑存储单元写入数据。
根据第一方面，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述“对固态硬盘物理块写入数据时，选取用户数据区的逻辑存储单元写入数据，所述用户数据区包括多个不含坏块的逻辑存储单元”步骤之后，包括以下步骤：
检测所述用户数据区中各逻辑存储单元的物理块状态；
若检测到某个逻辑存储单元出现新增坏块，则将包含所述新增坏块的逻辑存储单元移至所述候选区。
根据第一方面，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述“当所述预留空间小于等于预设阈值时，从候选区选取目标逻辑存储单元加入所述用户数据区，直至所述预留空间大于预设阈值”步骤之后，包括以下步骤：
当所述用户数据区中写入的数据被擦除或被回收之后，再次获取数据存储实际使用的新的实际使用的空间和所述用户数据区用于存储的新的物理空间，根据所述新的实际使用的空间和所述新的物理空间计算新的预留空间；
当所述新的预留空间大于所述预设阈值时，从所述用户数据区中选取逻辑存储单元移至所述候选区。
根据第一方面的第五种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述“从所述用户数据区中选取逻辑存储单元移至所述候选区”步骤，包括以下步骤：
获取所述用户数据区中未存储数据的逻辑存储单元的目标坏块数量；
若检测到某逻辑存储单元的所述目标坏块数量最多，则选取所述目标坏块数量最多的逻辑存储单元移至所述候选区。
根据第一方面，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述“获取数据存储实际使用的空间和所述用户数据区用于存储的物理空间，根据所述实际使用的空间和所述物理空间计算预留空间”步骤，包括以下步骤：
计算数据存储实际使用的空间Used_Logical_Capacity，Used_Logical_Capacity＝Total_Used_LBA_count*512/1024，其中，Total_Used_LBA_count为固态硬盘对于数据存储实际使用的逻辑空间的统计值；
计算所述用户数据区用于存储的物理空间，Physical_Capacity，Physical_Capacity＝C*D*P1*B*P2；其中，C为页的容量，D为每个逻辑存储单元中Die的数量，P1为每个逻辑单元中Plane的数量，B为每个Plane中Block的数量，P2为每个Block中Page的数量；
根据所述实际使用的空间和所述物理空间计算预留空间OP，
第二方面，提供一种固态硬盘物理块的管理系统，包括：
数据写入模块，用于：对固态硬盘物理块写入数据时，选取用户数据区的逻辑存储单元写入数据，所述用户数据区包括多个不含坏块的逻辑存储单元；
空间分析模块，与所述数据写入模块通讯连接，用于：对固态硬盘物理块写入数据之后，获取数据存储实际使用的空间和所述用户数据区用于存储的物理空间，根据所述实际使用的空间和所述物理空间计算预留空间；
存储处理模块，与所述空间分析模块通讯连接，用于：当所述预留空间小于等于预设阈值时，从候选区选取目标逻辑存储单元加入所述用户数据区，直至所述预留空间大于预设阈值，所述候选区包括多个含有坏块的逻辑存储单元。
根据第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，还包括：
区域创建模块，与所述数据写入模块和所述存储处理模块通讯连接，用于：对固态硬盘物理块进行初始化时，检测各逻辑存储单元的物理块状态、并对逻辑存储单元中的坏块进行标记；设置不含坏块的逻辑存储单元为所述用户数据区，设置包含坏块的逻辑存储单元为所述候选区，并记录所述候选区中各逻辑存储单元中包含的坏块数量。
与现有技术相比，本发明能够提高SSD在用户数据较少情况下的读写性能，提高SSD在使用前期的性能一致性，优化SSD在整个生命周期中的性能表现，降低FTL对可用空间的管理难度。
附图说明
图1是本发明一个固态硬盘的存储结构的结构示意图；
图2是本发明一种固态硬盘物理块的管理方法的一实施例的流程示意图；
图3是本发明一种固态硬盘物理块的管理方法的另一实施例的流程示意图；
图4是本发明一种固态硬盘物理块的管理方法的另一实施例的流程示意图；
图5是本发明一种固态硬盘物理块的管理系统的一实施例的结构示意图。
附图标号：
100、固态硬盘物理块的管理系统；110、数据写入模块；120、空间分析模块；130、存储处理模块；140、区域创建模块。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的具体实施例，在附图中例示了本发明的例子。尽管将结合具体实施例描述本发明，但将理解，不是想要将本发明限于所述的实施例。相反，想要覆盖由所附权利要求限定的在本发明的精神和范围内包括的变更、修改和等价物。应注意，这里描述的方法步骤都可以由任何功能块或功能布置来实现，且任何功能块或功能布置可被实现为物理实体或逻辑实体、或者两者的组合。
为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
注意：接下来要介绍的示例仅是一个具体的例子，而不作为限制本发明的实施例必须为如下具体的步骤、数值、条件、数据、顺序等等。本领域技术人员可以通过阅读本说明书来运用本发明的构思来构造本说明书中未提到的更多实施例。
参见图2所示，本发明实施例提供一种固态硬盘物理块的管理方法，包括以下步骤：
S100对固态硬盘物理块写入数据时，选取用户数据区的逻辑存储单元写入数据，所述用户数据区包括多个不含坏块的逻辑存储单元；
S200对固态硬盘物理块写入数据之后，获取数据存储实际使用的空间和所述用户数据区用于存储的物理空间，根据所述实际使用的空间和所述物理空间计算预留空间；
S300当所述预留空间小于等于预设阈值时，从候选区选取目标逻辑存储单元加入所述用户数据区，直至所述预留空间大于预设阈值，所述候选区包括多个含有坏块的逻辑存储单元。
具体的，现有的SSD的FTL的RBlock管理算法是使用所有Plane中相同Block号的Block来组成RBlock，在一个RBlock中可能会有坏块的存在，使得这个RBlock的并发能力下降，当FTL模块切换到这个RBlock进行读写操作时，Flash端就达不到最大的带宽，在性能曲线上就会出现下降的情况。
如果FTL对RBlock的坏块情况不进行区分，那么在使用过程中，由于不同Rblock的实际带宽不一样，就可能出现性能忽高忽低的情况，并且在一些极端的情况下，性能可能会降到相当低的水平，在使用过程中可能会出现卡顿的现象，在某些应用场景中甚至会导致数据丢失。
从垃圾回收的角度来看，也不希望使用到坏块较多的RBlock，如果一个RBlock的坏块较多，虽然这样的RBlock有效数据不多，可以迅速完成垃圾回收，但是能够释放的空间也较少，不利于FTL对SSD当前可用空间的判断。
本实施例中，对固态硬盘物理块写入数据时，选取用户数据区的逻辑存储单元(RBlock)写入数据，用户数据区包括多个不含坏块的逻辑存储单元。SSD，尤其是处于生命初期的SSD，并没有使用到所有的物理block，因此可以在RBlock的使用顺序上有所选择，优先使用不含有坏块的RBlock来写入数据，从而保证足够的Flash带宽。
在用户的使用过程中，一般情况下，不会完全使用掉SSD提供的所有的逻辑空间，这相当于是进一步增加了OP，因此在这种情况下，FTL在进行RBlock管理的时候，可以先跳过含有坏块的RBlock，只使用不含坏块的RBlock来进行读写操作，这样对于用户而言，就相当于是使用了一块不含有坏块的SSD。
随着用户实际使用的空间的扩大，或是新增坏块的增加，如果FTL模块发现SSD的物理容量不足以存放用户当前使用的逻辑容量的数据，就可以从之前跳过的含有坏块的RBlock中挑选若干来进行写入操作，这个过程中，也是优先使用坏块较少的RBlock。
因此，对固态硬盘物理块写入数据之后需要对实际的OP进行监测。获取数据存储实际使用的空间和用户数据区用于存储的物理空间，根据实际使用的空间和物理空间计算预留空间(OP)。当预留空间小于等于预设阈值时，从候选区选取目标逻辑存储单元加入用户数据区，直至预留空间大于预设阈值，候选区包括多个含有坏块的逻辑存储单元。
在这样的使用模式下，用户在SSD的生命初期，就可以体验到一个稳定的，较高的读写性能，在生命的中后期，读写性能也是缓慢降低的，不至于出现性能剧烈抖动的现象。
本申请能够提高SSD在用户数据较少情况下的读写性能，提高SSD在使用前期的性能一致性，优化SSD在整个生命周期中的性能表现，降低FTL对可用空间的管理难度。
优选地，如图3所示，在本申请另外的实施例中，所述“S100对固态硬盘物理块写入数据时，选取用户数据区的逻辑存储单元写入数据”步骤之前，包括以下步骤：
S050对固态硬盘物理块进行初始化时，检测各逻辑存储单元的物理块状态、并对逻辑存储单元中的坏块进行标记；
S060设置不含坏块的逻辑存储单元为所述用户数据区，设置包含坏块的逻辑存储单元为所述候选区，并记录所述候选区中各逻辑存储单元中包含的坏块数量。
具体的，本实施例中，在FTL对固态硬盘物理块进行初始化时，检测各逻辑存储单元(RBlock)的物理块(Block)状态，判断其是否是坏块，同时对逻辑存储单元中的坏块进行标记，以便明确各个RBlock中的Plane坏块数。
使用不含坏块的RBlock来创建User Pool(用户数据区)，用来写入用户数据，使用含有坏块的RowBlock创建Candidate Pool(候选区)，作为User Pool空间不够时的补充，同时记录候选区中各逻辑存储单元中包含的坏块数量。FTL中的垃圾回收模块基于User Pool来进行垃圾回收，垃圾回收有利于释放User Pool中的存储空间，但是垃圾回收模块不处理Candidate Pool的部分。
本申请中根据是否存在坏块对固态硬盘的逻辑存储单元进行区域划分，在使用时优先选择没有坏块的逻辑存储单元。另一方面划分区域之后有利于预留空间的计算及监测。
另外，上述的用户数据区与候选区的区分，仅仅为了便于对固态硬盘物理块写入数据时选取合适的逻辑存储单元，并不代表在实际物理层面上将各逻辑存储单元进行了区域划分，并且在固态硬盘的使用过程中不不同区域的逻辑存储单元还会不断变化更新。
优选地，在本申请另外的实施例中，所述“S300从候选区选取目标逻辑存储单元加入所述用户数据区”步骤，包括以下步骤：
S310从所述候选区选取坏块数量最少的逻辑存储单元作为目标逻辑存储单元加入所述用户数据区。
具体的，本实施例中，当预留空间小于等于预设阈值时，从候选区选取目标逻辑存储单元加入用户数据区，直至预留空间大于预设阈值。其中，从候选区选取坏块数量最少的逻辑存储单元作为目标逻辑存储单元加入用户数据区，如果存在多个逻辑存储单元的坏块数量相同且数量最少，则选取擦除次数最少的逻辑存储单元作为目标逻辑存储单元加入用户数据区。
优选地，在本申请另外的实施例中，所述“S100选取用户数据区的逻辑存储单元写入数据”步骤，包括以下步骤：
S110获取所述用户数据区的各个逻辑存储单元的擦除次数；
S120若检测到某个所述逻辑存储单元擦除次数最少，则选取擦除次数最少的所述逻辑存储单元写入数据。
具体的，本实施例中，对固态硬盘物理块写入数据时，选取用户数据区的逻辑存储单元写入数据。其中，选取用户数据区的逻辑存储单元的依据主要是擦除次数和剩余存储空间。因此，获取用户数据区的各个逻辑存储单元的擦除次数，如果检测到某个逻辑存储单元擦除次数最少，则选取擦除次数最少的逻辑存储单元写入数据。
由于固态硬盘会进行垃圾回收，也就是用户数据区中存储有数据的逻辑存储单元中的数据可能会被回收释放出储存空间，因此每次对固态硬盘物理块写入数据时，都要再次对用户数据区的逻辑存储单元进行监测选择。
优选地，在本申请另外的实施例中，所述“S100对固态硬盘物理块写入数据时，选取用户数据区的逻辑存储单元写入数据，所述用户数据区包括多个不含坏块的逻辑存储单元”步骤之后，包括以下步骤：
S150检测所述用户数据区中各逻辑存储单元的物理块状态；
S160若检测到某个逻辑存储单元出现新增坏块，则将包含所述新增坏块的逻辑存储单元移至所述候选区。
优选地，如图4所示，在本申请另外的实施例中，所述“S300当所述预留空间小于等于预设阈值时，从候选区选取目标逻辑存储单元加入所述用户数据区，直至所述预留空间大于预设阈值”步骤之后，包括以下步骤：
S400当所述用户数据区中写入的数据被擦除或被回收之后，再次获取数据存储实际使用的新的实际使用的空间和所述用户数据区用于存储的新的物理空间，根据所述新的实际使用的空间和所述新的物理空间计算新的预留空间；
S500当所述新的预留空间大于所述预设阈值时，从所述用户数据区中选取逻辑存储单元移至所述候选区。
具体的，本实施例中，由于固态硬盘会进行垃圾回收，也就是用户数据区中存储有数据的逻辑存储单元中的数据可能会被回收释放出储存空间。因此，每当用户数据区中写入的数据被擦除或被回收之后，则再次获取变动之后的数据存储实际使用的新的实际使用的空间和用户数据区用于存储的新的物理空间，并且根据新的实际使用的空间和新的物理空间计算新的预留空间。当新的预留空间大于预设阈值时，从用户数据区中选取逻辑存储单元移至候选区。
优选地，在本申请另外的实施例中，所述“S500从所述用户数据区中选取逻辑存储单元移至所述候选区”步骤，包括以下步骤：
S510获取所述用户数据区中未存储数据的逻辑存储单元的目标坏块数量；
S520若检测到某逻辑存储单元的所述目标坏块数量最多，则选取所述目标坏块数量最多的逻辑存储单元移至所述候选区。
具体的，本实施例中，当新的预留空间大于所述预设阈值时，获取用户数据区中未存储数据的逻辑存储单元的目标坏块数量，选取目标坏块数量最多的逻辑存储单元移至候选区。该未存储数据的逻辑存储单元可以是数据被用户擦除或者被垃圾回收。对于还存储有数据的逻辑存储单元不考虑将其移至候选区。
优选地，在本申请另外的实施例中，所述“S200获取数据存储实际使用的空间和所述用户数据区用于存储的物理空间，根据所述实际使用的空间和所述物理空间计算预留空间”步骤，包括以下步骤：
S210计算数据存储实际使用的空间Used_Logical_Capacity，Used_Logical_Capacity＝Total_Used_LBA_count*512/1024，其中，Total_Used_LBA_count为固态硬盘对于数据存储实际使用的逻辑空间的统计值，该统计值可以直接进行读取；
S220按照Flash的实际参数计算所述用户数据区用于存储的物理空间，Physical_Capacity，Physical_Capacity＝C*D*P1*B*P2；其中，C为页的容量，，D为每个逻辑存储单元中Die的数量，P1为每个逻辑单元中Plane的数量，B为每个Plane中Block的数量，P2为每个Block中Page的数量；
根据所述实际使用的空间和所述物理空间计算预留空间OP，
参见图5所示，本发明实施例提供一种固态硬盘物理块的管理系统100，包括：
数据写入模块110，用于：对固态硬盘物理块写入数据时，选取用户数据区的逻辑存储单元写入数据，所述用户数据区包括多个不含坏块的逻辑存储单元；
空间分析模块120，与所述数据写入模块110通讯连接，用于：对固态硬盘物理块写入数据之后，获取数据存储实际使用的空间和所述用户数据区用于存储的物理空间，根据所述实际使用的空间和所述物理空间计算预留空间；
存储处理模块130，与所述空间分析模块120通讯连接，用于：当所述预留空间小于等于预设阈值时，从候选区选取目标逻辑存储单元加入所述用户数据区，直至所述预留空间大于预设阈值，所述候选区包括多个含有坏块的逻辑存储单元。
区域创建模块140，与所述数据写入模块110和所述存储处理模块130通讯连接，用于：对固态硬盘物理块进行初始化时，检测各逻辑存储单元的物理块状态、并对逻辑存储单元中的坏块进行标记；设置不含坏块的逻辑存储单元为所述用户数据区，设置包含坏块的逻辑存储单元为所述候选区，并记录所述候选区中各逻辑存储单元中包含的坏块数量。
具体的，本实施例中各个功能模块的具体实现流程在上述相应的方法实施例中已经进行了详细说明，依稀不再进行一一阐述。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法的所有方法步骤或部分方法步骤。
本发明实现上述方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Ra ndomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，存储器上储存有在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述方法中的所有方法步骤或部分方法步骤。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，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 Integrated Circuit，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。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，处理器是计算机装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个计算机装置的各个部分。
存储器可用于存储计算机程序和/或模块，处理器通过运行或执行存储在存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现计算机装置的各种功能。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(例如声音播放功能、图像播放功能等)；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(例如音频数据、视频数据等)。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(SmartMedia Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、服务器或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、服务器和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种固态硬盘物理块的管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
对固态硬盘物理块写入数据时，选取用户数据区的逻辑存储单元写入数据，所述用户数据区包括多个不含坏块的逻辑存储单元；
对固态硬盘物理块写入数据之后，获取数据存储实际使用的空间和所述用户数据区用于存储的物理空间，根据所述实际使用的空间和所述物理空间计算预留空间；
当所述预留空间小于等于预设阈值时，从候选区选取目标逻辑存储单元加入所述用户数据区，直至所述预留空间大于预设阈值，所述候选区包括多个含有坏块的逻辑存储单元。
2.如权利要求1所述的固态硬盘物理块的管理方法，其特征在于，所述“对固态硬盘物理块写入数据时，选取用户数据区的逻辑存储单元写入数据”步骤之前，包括以下步骤：
对固态硬盘物理块进行初始化时，检测各逻辑存储单元的物理块状态、并对逻辑存储单元中的坏块进行标记；
设置不含坏块的逻辑存储单元为所述用户数据区，设置包含坏块的逻辑存储单元为所述候选区，并记录所述候选区中各逻辑存储单元中包含的坏块数量。
3.如权利要求2所述的固态硬盘物理块的管理方法，其特征在于，所述“从候选区选取目标逻辑存储单元加入所述用户数据区”步骤，包括以下步骤：
从所述候选区选取坏块数量最少的逻辑存储单元作为目标逻辑存储单元加入所述用户数据区。
4.如权利要求1所述的固态硬盘物理块的管理方法，其特征在于，所述“选取用户数据区的逻辑存储单元写入数据”步骤，包括以下步骤：
获取所述用户数据区的各个逻辑存储单元的擦除次数；
若检测到某个所述逻辑存储单元擦除次数最少，则选取擦除次数最少的所述逻辑存储单元写入数据。
5.如权利要求1所述的固态硬盘物理块的管理方法，其特征在于，所述“对固态硬盘物理块写入数据时，选取用户数据区的逻辑存储单元写入数据，所述用户数据区包括多个不含坏块的逻辑存储单元”步骤之后，包括以下步骤：
检测所述用户数据区中各逻辑存储单元的物理块状态；
若检测到某个逻辑存储单元出现新增坏块，则将包含所述新增坏块的逻辑存储单元移至所述候选区。
6.如权利要求1所述的固态硬盘物理块的管理方法，其特征在于，所述“当所述预留空间小于等于预设阈值时，从候选区选取目标逻辑存储单元加入所述用户数据区，直至所述预留空间大于预设阈值”步骤之后，包括以下步骤：
当所述用户数据区中写入的数据被擦除或被回收之后，再次获取数据存储实际使用的新的实际使用的空间和所述用户数据区用于存储的新的物理空间，根据所述新的实际使用的空间和所述新的物理空间计算新的预留空间；
当所述新的预留空间大于所述预设阈值时，从所述用户数据区中选取逻辑存储单元移至所述候选区。
7.如权利要求6所述的固态硬盘物理块的管理方法，其特征在于，所述“从所述用户数据区中选取逻辑存储单元移至所述候选区”步骤，包括以下步骤：
获取所述用户数据区中未存储数据的逻辑存储单元的目标坏块数量；
若检测到某逻辑存储单元的所述目标坏块数量最多，则选取所述目标坏块数量最多的逻辑存储单元移至所述候选区。
8.如权利要求1所述的固态硬盘物理块的管理方法，其特征在于，所述“获取数据存储实际使用的空间和所述用户数据区用于存储的物理空间，根据所述实际使用的空间和所述物理空间计算预留空间”步骤，包括以下步骤：
计算数据存储实际使用的空间Used_Logical_Capacity，Used_Logical_Capacity＝Total_Used_LBA_count*512/1024，其中，Total_Used_LBA_count为固态硬盘对于数据存储实际使用的逻辑空间的统计值；
计算所述用户数据区用于存储的物理空间，Physical_Capacity，Physical_Capacity＝C*D*P1*B*P2；其中，C为页的容量，D为每个逻辑存储单元中Die的数量，P1为每个逻辑单元中Plane的数量，B为每个Plane中Block的数量，P2为每个Block中Page的数量；
根据所述实际使用的空间和所述物理空间计算预留空间OP，
9.一种固态硬盘物理块的管理系统，其特征在于，包括：
数据写入模块，用于：对固态硬盘物理块写入数据时，选取用户数据区的逻辑存储单元写入数据，所述用户数据区包括多个不含坏块的逻辑存储单元；
空间分析模块，与所述数据写入模块通讯连接，用于：对固态硬盘物理块写入数据之后，获取数据存储实际使用的空间和所述用户数据区用于存储的物理空间，根据所述实际使用的空间和所述物理空间计算预留空间；
存储处理模块，与所述空间分析模块通讯连接，用于：当所述预留空间小于等于预设阈值时，从候选区选取目标逻辑存储单元加入所述用户数据区，直至所述预留空间大于预设阈值，所述候选区包括多个含有坏块的逻辑存储单元。
10.如权利要求9所述的固态硬盘物理块的管理系统，其特征在于，还包括：
区域创建模块，与所述数据写入模块和所述存储处理模块通讯连接，用于：对固态硬盘物理块进行初始化时，检测各逻辑存储单元的物理块状态、并对逻辑存储单元中的坏块进行标记；设置不含坏块的逻辑存储单元为所述用户数据区，设置包含坏块的逻辑存储单元为所述候选区，并记录所述候选区中各逻辑存储单元中包含的坏块数量。
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