CN112463055B - 一种优化并使用固态硬盘l2p表的方法、系统、设备及介质 - Google Patents

一种优化并使用固态硬盘l2p表的方法、系统、设备及介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种优化并使用固态硬盘L2P表的方法、系统、设备和存储介质，方法包括：将固态硬盘的DDR分成多个子DDR，并依次给每个子DDR分配逻辑单元号，并给每个子DDR中的物理地址按顺序分配序列号；根据逻辑地址和对应的序列号得到初始逻辑地址，并根据物理地址与对应的序列号和逻辑单元号得到原物理地址；以及根据初始逻辑地址、原物理地址和序列号建立L2P表，并根据L2P表进行读写操作。本发明通过对DDR进行划分，并根据初始逻辑地址、原物理地址和序列号建立L2P表，能够降低L2P对DDR的容量需求，降低SSD的生产成本。

Description

一种优化并使用固态硬盘L2P表的方法、系统、设备及介质
技术领域
本发明涉及固态硬盘领域，更具体地，特别是指一种优化并使用固态硬盘L2P表的方法、系统、计算机设备及可读介质。
背景技术
L2P表是SSD(固态硬盘)中比较重要的元数据(管理数据)，它表示逻辑地址与物理地址的映射，SSD的读/写及trim(垃圾回收)操作时都会用到L2P表。目前的SSD硬盘尤其是企业级容量不断增加，导致的结果是L2P表的不断增大，并且运行时缓存DDR的容量要求也越来越大。
L2P表的分配一般以一个4K为单位，为了对应这种读写格式，每个4K的用户数据使用一个L2P表项(4bytes的PBA(物理地址))，举例来说16T容量的盘需要的L2P表项个数是4G个，需要用32bits才能表示出来，对应的DDR容量为16G。这样所需的DDR容量就比较高。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种优化并使用固态硬盘L2P表的方法、系统、计算机设备及计算机可读存储介质，通过对DDR进行划分，并根据初始逻辑地址、原物理地址和序列号建立L2P表，能够降低L2P对DDR的容量需求，降低SSD的生产成本。
基于上述目的，本发明实施例的一方面提供了一种优化并使用固态硬盘L2P表的方法，包括如下步骤：将固态硬盘的DDR分成多个子DDR，并依次给每个子DDR分配逻辑单元号，并给每个子DDR中的物理地址按顺序分配序列号；根据逻辑地址和对应的序列号得到初始逻辑地址，并根据物理地址与对应的序列号和逻辑单元号得到原物理地址；以及根据所述初始逻辑地址、原物理地址和序列号建立L2P表，并根据所述L2P表进行读写操作。
在一些实施方式中，所述根据所述L2P表进行读写操作包括：响应于接收到写操作请求，获取所述写操作请求中的flash地址，并根据所述flash地址中的逻辑单元号计算出序列号；以及根据所述序列号和所述逻辑单元号通过L2P表得到原物理地址，并将所述数据写到所述原物理地址。
在一些实施方式中，所述根据所述L2P表进行读写操作包括：响应于接收到读操作请求，根据所述读操作请求中的逻辑地址计算出对应的序列号，并根据所述序列号计算初始逻辑地址；以及根据所述初始逻辑地址通过L2P表得到原物理地址，并根据所述原物理地址得到当前物理地址，并读取所述当前物理地址上的数据。
在一些实施方式中，方法还包括：响应于进行数据搬移，根据搬移的目标物理地址计算原物理地址和序列号，并根据所述原物理地址计算当前物理地址；根据所述当前物理地址从反向表中计算当前逻辑地址，根据所述当前逻辑地址计算原逻辑地址；以及根据所述原逻辑地址和所述序列号更新所述原物理地址。
本发明实施例的另一方面，还提供了一种优化并使用固态硬盘L2P表系统，包括：分区模块，配置用于将固态硬盘的DDR分成多个子DDR，并依次给每个子DDR分配逻辑单元号，并给每个子DDR中的物理地址按顺序分配序列号；计算模块，配置用于根据逻辑地址和对应的序列号得到初始逻辑地址，并根据物理地址与对应的序列号和逻辑单元号得到原物理地址；以及操作模块，配置用于根据所述初始逻辑地址、原物理地址和序列号建立L2P表，并根据所述L2P表进行读写操作。
在一些实施方式中，所述操作模块配置用于：响应于接收到写操作请求，获取所述写操作请求中的flash地址，并根据所述flash地址中的逻辑单元号计算出序列号；以及根据所述序列号和所述逻辑单元号通过L2P表得到原物理地址，并将所述数据写到所述原物理地址。
在一些实施方式中，所述操作模块配置用于：响应于接收到读操作请求，根据所述读操作请求中的逻辑地址计算出对应的序列号，并根据所述序列号计算初始逻辑地址；以及根据所述初始逻辑地址通过L2P表得到原物理地址，并根据所述原物理地址得到当前物理地址，并读取所述当前物理地址上的数据。
在一些实施方式中，系统还包括搬移模块，配置用于：响应于进行数据搬移，根据搬移的目标物理地址计算原物理地址和序列号，并根据所述原物理地址计算当前物理地址；根据所述当前物理地址从反向表中计算当前逻辑地址，根据所述当前逻辑地址计算原逻辑地址；以及根据所述原逻辑地址和所述序列号更新所述原物理地址。
本发明实施例的又一方面，还提供了一种计算机设备，包括：至少一个处理器；以及存储器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，所述指令由所述处理器执行时实现如上方法的步骤。
本发明实施例的再一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有被处理器执行时实现如上方法步骤的计算机程序。
本发明具有以下有益技术效果：通过对DDR进行划分，并根据初始逻辑地址、原物理地址和序列号建立L2P表，能够降低L2P对DDR的容量需求，降低SSD的生产成本。
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，下面描述中的附图仅仅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实施例。
图1为本发明提供的优化并使用固态硬盘L2P表的方法的实施例的示意图；
图2为本发明提供的优化并使用固态硬盘L2P表的计算机设备的实施例的硬件结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
基于上述目的，本发明实施例的第一个方面，提出了一种优化并使用固态硬盘L2P表的方法的实施例。图1示出的是本发明提供的优化并使用固态硬盘L2P表的方法的实施例的示意图。如图1所示，本发明实施例包括如下步骤：
S1、将固态硬盘的DDR分成多个子DDR，并依次给每个子DDR分配逻辑单元号，并给每个子DDR中的物理地址按顺序分配序列号；
S2、根据逻辑地址和对应的序列号得到初始逻辑地址，并根据物理地址与对应的序列号和逻辑单元号得到原物理地址；以及
S3、根据初始逻辑地址、原物理地址和序列号建立L2P表，并根据L2P表进行读写操作。
本发明实施例将真正的PBA(物理地址)换算成partNum+PPBA的形式，相当于给传统的PL2P表加上了索引。这样以16T盘为例，设置part为1K个时，需要的PLBA(原物理地址)数量为4G/1K个，每个PLBA需要的bits为4M个，需要24bits来表示，对应DDR大小为12G，相对于现有技术的16G，大量节省了DDR的使用。
将固态硬盘的DDR分成多个子DDR，并依次给每个子DDR分配逻辑单元号，并给每个子DDR中的物理地址按顺序分配序列号。以16T容量需要12G的DDR的SSD盘为例，在DDR中开辟M个子DDR区域，每个大小为12G/M，依次给每个子DDR分配逻辑单元号(LUN)，在每个子DDR内给每个物理地址按顺序分配序列号。
根据逻辑地址和对应的序列号得到初始逻辑地址，并根据物理地址与对应的序列号和逻辑单元号得到原物理地址。PPBA(原物理地址)是PBA根据序列号和逻辑单元号的对应关系得到的，PPLBA(初始逻辑地址)是LBA(逻辑地址)基于序列号变换得到的。
根据初始逻辑地址、原物理地址和序列号建立L2P表，并根据L2P表进行读写操作。
在一些实施方式中，所述根据所述L2P表进行读写操作包括：响应于接收到写操作请求，获取所述写操作请求中的flash地址，并根据所述flash地址中的逻辑单元号计算出序列号；以及根据所述序列号和所述逻辑单元号通过L2P表得到原物理地址，并将所述数据写到所述原物理地址。
当写操作到来时，获取flash地址，根据逻辑单元号计算出序列号(比较简单的做法是直接取余)。然后计算去除逻辑单元号的PBA，称之为PPBA，存储到子DDR中相应序列号对应的位置。例如，每个子DDR中包括100个序列号，flash地址对应为205，用205对100取余得到5，则序列号为5，也即是将数据写入逻辑单元号为3的子DDR的第5个位置。
在一些实施方式中，所述根据所述L2P表进行读写操作包括：响应于接收到读操作请求，根据所述读操作请求中的逻辑地址计算出对应的序列号，并根据所述序列号计算初始逻辑地址；以及根据所述初始逻辑地址通过L2P表得到原物理地址，并根据所述原物理地址得到当前物理地址，并读取所述当前物理地址上的数据。
当读操作到来时，根据主机的LBA计算出对应的序列号和PPLBA(初始逻辑地址)，根据序列号和PPLBA再找到对应的DDR地址，读出PPBA(原物理地址)，后根据序列号+PPBA转换成真正的PBA进行正常的flash读操作。
在一些实施方式中，方法还包括：响应于进行数据搬移，根据搬移的目标物理地址计算原物理地址和序列号，并根据所述原物理地址计算当前物理地址；根据所述当前物理地址从反向表中计算当前逻辑地址，根据所述当前逻辑地址计算原逻辑地址；以及根据所述原逻辑地址和所述序列号更新所述原物理地址。
当垃圾回收进行数据搬移时，根据搬移到的物理地址计算出序列号+PPBA，然后根据PPBA计算出PBA，根据PBA从反向表中计算LBA，根据LBA计算PLBA，最后更新序列号+PLBA计算出具体的DDR地址后更新PPBA。
需要特别指出的是，上述优化并使用固态硬盘L2P表的方法的各个实施例中的各个步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换之于优化并使用固态硬盘L2P表的方法也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在实施例之上。
基于上述目的，本发明实施例的第二个方面，提出了一种优化并使用固态硬盘L2P表的系统，包括：分区模块，配置用于将固态硬盘的DDR分成多个子DDR，并依次给每个子DDR分配逻辑单元号，并给每个子DDR中的物理地址按顺序分配序列号；计算模块，配置用于根据逻辑地址和对应的序列号得到初始逻辑地址，并根据物理地址与对应的序列号和逻辑单元号得到原物理地址；以及操作模块，配置用于根据所述初始逻辑地址、原物理地址和序列号建立L2P表，并根据所述L2P表进行读写操作。
在一些实施方式中，所述操作模块配置用于：响应于接收到写操作请求，获取所述写操作请求中的flash地址，并根据所述flash地址中的逻辑单元号计算出序列号；以及根据所述序列号和所述逻辑单元号通过L2P表得到原物理地址，并将所述数据写到所述原物理地址。
在一些实施方式中，所述操作模块配置用于：响应于接收到读操作请求，根据所述读操作请求中的逻辑地址计算出对应的序列号，并根据所述序列号计算初始逻辑地址；以及根据所述初始逻辑地址通过L2P表得到原物理地址，并根据所述原物理地址得到当前物理地址，并读取所述当前物理地址上的数据。
在一些实施方式中，系统还包括搬移模块，配置用于：响应于进行数据搬移，根据搬移的目标物理地址计算原物理地址和序列号，并根据所述原物理地址计算当前物理地址；根据所述当前物理地址从反向表中计算当前逻辑地址，根据所述当前逻辑地址计算原逻辑地址；以及根据所述原逻辑地址和所述序列号更新所述原物理地址。
基于上述目的，本发明实施例的第三个方面，提出了一种计算机设备，包括：至少一个处理器；以及存储器，存储器存储有可在处理器上运行的计算机指令，指令由处理器执行以实现如下步骤：S1、将固态硬盘的DDR分成多个子DDR，并依次给每个子DDR分配逻辑单元号，并给每个子DDR中的物理地址按顺序分配序列号；S2、根据逻辑地址和对应的序列号得到初始逻辑地址，并根据物理地址与对应的序列号和逻辑单元号得到原物理地址；以及S3、根据初始逻辑地址、原物理地址和序列号建立L2P表，并根据L2P表进行读写操作。
在一些实施方式中，所述根据所述L2P表进行读写操作包括：响应于接收到写操作请求，获取所述写操作请求中的flash地址，并根据所述flash地址中的逻辑单元号计算出序列号；以及根据所述序列号和所述逻辑单元号通过L2P表得到原物理地址，并将所述数据写到所述原物理地址。
在一些实施方式中，所述根据所述L2P表进行读写操作包括：响应于接收到读操作请求，根据所述读操作请求中的逻辑地址计算出对应的序列号，并根据所述序列号计算初始逻辑地址；以及根据所述初始逻辑地址通过L2P表得到原物理地址，并根据所述原物理地址得到当前物理地址，并读取所述当前物理地址上的数据。
在一些实施方式中，方法还包括：响应于进行数据搬移，根据搬移的目标物理地址计算原物理地址和序列号，并根据所述原物理地址计算当前物理地址；根据所述当前物理地址从反向表中计算当前逻辑地址，根据所述当前逻辑地址计算原逻辑地址；以及根据所述原逻辑地址和所述序列号更新所述原物理地址。
如图2所示，为本发明提供的上述优化并使用固态硬盘L2P表的计算机设备的一个实施例的硬件结构示意图。
以如图2所示的装置为例，在该装置中包括一个处理器301以及一个存储器302，并还可以包括：输入装置303和输出装置304。
处理器301、存储器302、输入装置303和输出装置304可以通过总线或者其他方式连接，图2中以通过总线连接为例。
存储器302作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的优化并使用固态硬盘L2P表的方法对应的程序指令/模块。处理器301通过运行存储在存储器302中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的优化并使用固态硬盘L2P表的方法。
存储器302可以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、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据优化并使用固态硬盘L2P表的方法的使用所创建的数据等。此外，存储器302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，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器302可选包括相对于处理器301远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至本地模块。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置303可接收输入的用户名和密码等信息。输出装置304可包括显示屏等显示设备。
一个或者多个优化并使用固态硬盘L2P表的方法对应的程序指令/模块存储在存储器302中，当被处理器301执行时，执行上述任意方法实施例中的优化并使用固态硬盘L2P表的方法。
执行上述优化并使用固态硬盘L2P表的方法的计算机设备的任何一个实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有被处理器执行时执行如上方法的计算机程序。
最后需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关硬件来完成，优化并使用固态硬盘L2P表的方法的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，程序的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(ROM)或随机存储记忆体(RAM)等。上述计算机程序的实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。
以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。
上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种优化并使用固态硬盘L2P表的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将固态硬盘的DDR分成多个子DDR，并依次给每个子DDR分配逻辑单元号，并给每个子DDR中的物理地址按顺序分配序列号；
根据逻辑地址和对应的序列号得到初始逻辑地址，并根据物理地址与对应的序列号和逻辑单元号得到原物理地址；以及
根据所述初始逻辑地址、原物理地址和序列号建立L2P表，并根据所述L2P表进行读写操作。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述L2P表进行读写操作包括：
响应于接收到写操作请求，获取所述写操作请求中的flash地址，并根据所述flash地址中的逻辑单元号计算出序列号；以及
根据所述序列号和所述逻辑单元号通过所述L2P表得到原物理地址，并将数据写到所述原物理地址。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述L2P表进行读写操作包括：
响应于接收到读操作请求，根据所述读操作请求中的逻辑地址计算出对应的序列号，并根据所述序列号计算初始逻辑地址；以及
根据所述初始逻辑地址通过所述L2P表得到原物理地址，并根据所述原物理地址得到当前物理地址，并读取所述当前物理地址上的数据。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
响应于进行数据搬移，根据搬移的目标物理地址计算原物理地址和序列号，并根据所述原物理地址计算当前物理地址；
根据所述当前物理地址从反向表中计算当前逻辑地址，根据所述当前逻辑地址计算原逻辑地址；以及
根据所述原逻辑地址和所述序列号更新所述原物理地址。
5.一种优化并使用固态硬盘L2P表的系统，其特征在于，包括：
分区模块，配置用于将固态硬盘的DDR分成多个子DDR，并依次给每个子DDR分配逻辑单元号，并给每个子DDR中的物理地址按顺序分配序列号；
计算模块，配置用于根据逻辑地址和对应的序列号得到初始逻辑地址，并根据物理地址与对应的序列号和逻辑单元号得到原物理地址；以及
操作模块，配置用于根据所述初始逻辑地址、原物理地址和序列号建立L2P表，并根据所述L2P表进行读写操作。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述操作模块配置用于：
响应于接收到写操作请求，获取所述写操作请求中的flash地址，并根据所述flash地址中的逻辑单元号计算出序列号；以及
根据所述序列号和所述逻辑单元号通过所述L2P表得到原物理地址，并将数据写到所述原物理地址。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述操作模块配置用于：
响应于接收到读操作请求，根据所述读操作请求中的逻辑地址计算出对应的序列号，并根据所述序列号计算初始逻辑地址；以及
根据所述初始逻辑地址通过所述L2P表得到原物理地址，并根据所述原物理地址得到当前物理地址，并读取所述当前物理地址上的数据。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括搬移模块，配置用于：
响应于进行数据搬移，根据搬移的目标物理地址计算原物理地址和序列号，并根据所述原物理地址计算当前物理地址；
根据所述当前物理地址从反向表中计算当前逻辑地址，根据所述当前逻辑地址计算原逻辑地址；以及
根据所述原逻辑地址和所述序列号更新所述原物理地址。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及
存储器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，所述指令由所述处理器执行时实现权利要求1-4任意一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-4任意一项所述方法的步骤。
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