CN112559387B - 一种读请求处理方法、装置、设备及介质 - Google Patents

一种读请求处理方法、装置、设备及介质 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种读请求处理方法，包括：当在主机上电启动时，则利用HMB向主机申请用于存储坏道地址的目标内存；当接收到主机所发送的WUNC命令时，则将WUNC命令所对应的地址存储至目标内存和坏道存储空间；当接收到主机所发送的读请求时，则判断读请求所对应的读地址是否存在于目标内存；若是，则向主机返回UNC错误；若否，则对读请求进行响应。显然，在该方法中由于SSD只需要将主机发送读请求所对应的地址与目标内存中所存储的坏道地址进行比较，就可以对读请求进行处理，这样就避免了现有技术中SSD在对主机所发送读请求进行处理过程中需要从位图中查询坏道地址的读盘操作，由此就可以显著提高SSD对读请求的处理效率。

Description

一种读请求处理方法、装置、设备及介质
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，特别涉及一种读请求处理方法、装置、设备及介质。
背景技术
目前，SSD(Solid State Disk，固态硬盘)都是以512B为单位来处理主机所发送的WUNC(write uncorrectable)命令，而SSD内部只能是以4KB的逻辑页为单位来记录与WUNC命令所对应的坏道地址，这样就会造成WUNC命令的放大。
为了解决上述问题，现在已有的处理方法是在SSD内预先建立一个坏道记录表，并让坏道记录表以512B为单位来记录与WUNC命令所对应的坏道地址，然后，再使用位图来记录这些坏道地址，那么，位图中的1位会对应SSD上512B的存储空间。如果对于一个存储空间为1T的SSD来说，它所要记录的坏道数据量为1TB/512/8＝256MB。显然，在此设置机制下，SSD在每次处理主机所发送的读请求时，都需要从位图中查询与读请求所对应的地址是否存在于坏道记录表中，这样就极大的降低了SSD对读请求的处理效率。目前，针对这一技术问题，还没有较为有效的解决办法。
由此可见，如何让SSD在支持主机WUNC命令的同时，也能够提高SSD对读请求的处理效率，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种读请求处理方法、装置、设备及介质，以在SSD支持主机WUNC命令的同时，也能够提高SSD对读请求的处理效率。其具体方案如下：
一种读请求处理方法，应用于SSD，所述SSD预先设置有存储坏道地址的坏道存储空间；包括：
当在主机上电启动时，则利用HMB向所述主机申请用于存储所述坏道地址的目标内存；
当接收到所述主机所发送的WUNC命令时，则将所述WUNC命令所对应的地址存储至所述目标内存和所述坏道存储空间；
当接收到所述主机所发送的读请求时，则判断所述读请求所对应的读地址是否存在于所述目标内存；
若是，则向所述主机返回UNC错误；
若否，则对所述读请求进行响应。
优选的，还包括：
当对所述主机所发送的写请求成功响应时，则判断与所述写请求相对应的写地址是否存在于所述目标内存；
若是，则从所述目标内存中将所述写地址清除。
优选的，还包括：
预先将所述SSD以512B扇区进行格式化。
优选的，所述坏道存储空间具体为NAND。
优选的，所述当接收到所述主机所发送的WUNC命令的过程之后，还包括：
将所述WUNC命令缓存至所述SSD的CACHE。
优选的，还包括：
利用目标电源对所述CACHE进行供电。
相应的，本发明还公开了一种读请求处理装置，应用于SSD，所述SSD预先设置有存储坏道地址的坏道存储空间；包括：
内存申请模块，用于当在主机上电启动时，则利用HMB向所述主机申请用于存储所述坏道地址的目标内存；
坏道存储模块，用于当接收到所述主机所发送的WUNC命令时，则将所述WUNC命令所对应的地址存储至所述目标内存和所述坏道存储空间；
地址判断模块，用于当接收到所述主机所发送的读请求时，则判断所述读请求所对应的读地址是否存在于所述目标内存；
第一执行模块，用于当所述地址判断模块的判定结果为是时，则向所述主机返回UNC错误；
第二执行模块，用于当所述地址判断模块的判定结果为否时，则对所述读请求进行响应。
相应的，本发明还公开了一种读请求处理设备，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前述所公开的一种读请求处理方法的步骤。
相应的，本发明还公开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前述所公开的一种读请求处理方法的步骤。
可见，在本发明中，是预先在SSD中设置用于存储坏道地址的坏道存储空间，当SSD在主机上电启动时，则利用HMB向主机申请用于存储坏道地址的目标内存，当SSD接收到主机所发送的WUNC命令时，SSD则会将与WUNC命令所对应的地址存储到主机的目标内存和SSD的坏道存储空间中。当SSD接收到主机所发送的读请求时，SSD会将读请求所对应的读地址与目标内存中所存储的坏道地址进行比较，如果读请求所对应的读地址存在于目标内存中，SSD则向主机返回UNC错误，如果读请求所对应的读地址不存在于目标内存中，SSD则对读请求进行响应。显然，在该方法中由于SSD只需要将主机发送读请求所对应的读地址与主机目标内存中所存储的坏道地址进行比较，就可以对读请求进行处理，这样就避免了现有技术中SSD在对主机所发送读请求进行处理过程中需要从位图中查询坏道地址的读盘操作，由此就可以显著提高SSD对读请求的处理效率。相应的，本发明所提供的一种读请求处理装置、设备及介质，同样具有上述有益效果。
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的一种读请求处理方法的流程图；
图2为本发明实施例所提供的主机与SSD的硬件结构示意图；
图3为本发明实施例所提供的主机与SSD进行信息交互时的示意图；
图4为本发明实施例所提供的一种读请求处理装置的结构图；
图5为本发明实施例所提供的一种读请求处理设备的结构图。
具体实施方式
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，都属于本发明保护的范围。
请参见图1，图1为本发明实施例所提供的一种读请求处理方法的流程图，该读请求处理方法应用于SSD，其中，SSD预先设置有存储坏道地址的坏道存储空间；包括：
步骤S11：当在主机上电启动时，则利用HMB向主机申请用于存储坏道地址的目标内存；
步骤S12：当接收到主机所发送的WUNC命令时，则将WUNC命令所对应的地址存储至目标内存和坏道存储空间；
步骤S13：当接收到主机所发送的读请求时，则判断读请求所对应的读地址是否存在于目标内存；若是，则执行步骤S14；若否，则执行步骤S15；
步骤S14：向主机返回UNC错误；
步骤S15：对读请求进行响应。
在本实施例中，是提供了一种读请求处理方法，通过该读请求处理方法可以让SSD在支持主机WUNC命令的同时，也能够提高SSD对读请求的处理效率。在该方法中，是以SSD为执行主体进行说明，并且，在SSD中还预先设置有存储坏道地址的坏道存储空间，也即，在SSD出厂前，在其内部划分有一块数据区域专门用来保存SSD的坏道地址，其中，坏道存储空间＝SSD的盘容量/4096*整盘失效坏道系数。
具体的，在主机上电启动时，SSD首先是利用HMB(Host Memory Buffer，主机内存缓存)向主机申请用于存储坏道地址的目标内存；然后，当SSD接收到主机所发送的WUNC命令时，则将WUNC命令所对应的地址存储在主机的目标内存和SSD的坏道存储空间中。
需要说明的是，SSD是通过HMB将WUNC命令所对应的地址存储到主机的目标内存中。其中，目标内存＝SSD的盘容量/4096*整盘失效坏道系数，而且，坏道存储空间中所存储的坏道地址包括SSD内部扫描所发现的坏道地址，也包括主机向SSD发送WUNC命令所对应设置的坏道地址。
之后，当SSD接收到主机所发送的读请求时，则判断读请求所对应的读地址是否存在于目标内存中，如果读请求所对应的读地址存在于目标内存中，则说明读请求所对应的读地址是坏道地址，此时，SSD则向主机返回UNC错误，如果读请求所对应的读地址不存在于目标内存中，则说明读请求所对应的读地址不是坏道地址，此时，SSD则对主机所发送的读请求进行响应。
具体的，SSD是根据读命令中的SLBA(Starting LBA，起始地址)和NLB(Number ofLogical Blocks，逻辑块数量)来查询与读请求所对应的读地址是否存在于目标内存中。
可以理解的是，在该方法中由于SSD只需要将主机发送读请求所对应的读地址与主机目标内存中所存储的坏道地址进行比较，就可以对读请求进行处理，这样就避免了现有技术中SSD在对主机所发送读请求进行处理过程中需要从位图中查询坏道地址的读盘操作，由此就可以显著提高SSD对读请求的处理效率。并且，在本申请所提供的方法中，SSD所占用的软硬件资源较少，这样也可以显著降低SSD所需要的设计成本与功耗。
可见，在本实施例中，是预先在SSD中设置用于存储坏道地址的坏道存储空间，当SSD在主机上电启动时，则利用HMB向主机申请用于存储坏道地址的目标内存，当SSD接收到主机所发送的WUNC命令时，SSD则会将与WUNC命令所对应的地址存储到主机的目标内存和SSD的坏道存储空间中。当SSD接收到主机所发送的读请求时，SSD会将读请求所对应的读地址与目标内存中所存储的坏道地址进行比较，如果读请求所对应的读地址存在于目标内存中，SSD则向主机返回UNC错误，如果读请求所对应的读地址不存在于目标内存中，SSD则对读请求进行响应。显然，在该方法中由于SSD只需要将主机发送读请求所对应的读地址与主机目标内存中所存储的坏道地址进行比较，就可以对读请求进行处理，这样就避免了现有技术中SSD在对主机所发送读请求进行处理过程中需要从位图中查询坏道地址的读盘操作，由此就可以显著提高SSD对读请求的处理效率。
基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，作为一种优选的实施方式，上述读请求处理方法还包括：
当对主机所发送的写请求成功响应时，则判断与写请求相对应的写地址是否存在于目标内存；
若是，则从目标内存中将写地址清除。
在本实施例中，如果SSD接收到主机所发送的写请求，并且，SSD能够成功响应主机所发送的写请求时，则说明SSD已经将与写请求所对应的写地址成功覆盖。在此情况下，SSD需要判断与写请求相对应的写地址是否存在于目标内存中，如果与写请求相对应的写地址存在于目标内存中，则SSD从目标内存中将与写请求相对应的写地址清除。
显然，通过本实施例所提供的技术方案，还可以对SSD中的坏道地址进行修复。
基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，作为一种优选的实施方式，上述读请求处理方法还包括：
预先将SSD以512B扇区进行格式化。
在实际应用中，为了避免WUNC命令的放大，在现有技术中SSD可能还会通过预读SSD内的数据，与非4KB对齐的部分合并成4KB对齐的数据，并将WUNC命令按照特殊格式写入到SSD中，但是，这样的操作方式会存在有以下两个问题。一是SSD没有办法在主机读非4KB对齐部分时解析读取到的内容，无法区分其是正常数据还是WUNC命令所设置的坏道地址，这样就会造成主机写下来的WUNC命令中非4KB对齐部分丢失；二是如果SSD在预读盘上的数据时再次返回UNC错误，此时，主机就会得到WUNC命令标记失败的反馈信息。而此种情况对于主机来说，由于SSD自身UNC错误而返回WUNC命令标记失败是不太符合逻辑的。
在本实施例中，为了避免上述情况的发生，还预先利用主机将SSD以512B扇区进行格式化。能够想到的是，当对SSD以512B扇区进行格式化之后，SSD就能够以512B来对主机所发送的WUNC命令进行处理，这样就可以避免SSD在处理非4KB对齐的WUNC命令时需要从SSD中预读数据时再次遇到的UNC问题，并避免对WUNC命令的放大。
显然，通过本实施例所提供的技术方案，可以使得SSD能够以512B的字节粒度对主机所发送的WUNC命令进行精细化操作。
基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，作为一种优选的实施方式，坏道存储空间具体为NAND。
在本实施例中，是将SSD中用于存储坏道地址的坏道存储空间设置为NAND(NANDFlash Memory，计算机闪存设备)，因为NAND是一种非易失性存储介质，所以，当利用NAND来存储坏道存储空间时，就可以使得NAND在断电之后也能对坏道地址进行保存与存储，由此就可以进一步保证坏道地址在存储过程中的安全性与可靠性。
基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，作为一种优选的实施方式，上述步骤：当接收到主机所发送的WUNC命令的过程之后，还包括：
将WUNC命令缓存至SSD的CACHE。
在本实施例中，当SSD接收到主机所发送的WUNC命令之后，还可以将WUNC命令缓存在SSD的CACHE中，因为CACHE具有很高的存储速度，能够想到的是，SSD从主机接收WUNC命令时必定会存在有一定的等待时间，而将主机所发送的WUNC命令缓存在CACHE中时，SSD就可以直接从CACHE中获取WUNC命令，并继续完成后续的执行流程。显然，通过此种设置方式就可以避免SSD在接收WUNC命令时的等待时间，从而使得SSD能够对WUNC命令进行更为快速的处理。
作为一种优选的实施方式，上述读请求处理方法还包括：
利用目标电源对CACHE进行供电。
在实际应用中，为了防止CACHE在掉电情况下将其内所存储的WUNC命令丢失，还利用目标电源来对CACHE进行了供电。也即，在本实施例中，SSD中的CACHE具有掉电保护功能。具体的，在实际应用中，可以将目标电源设置为电容或电池，只要是能够达到对CACHE进行供电的目的即可，此处不作具体限定。
为了使得本领域技术人员能够更为清楚明白本发明所提供技术方案的实现原理，本实施例通过一个应用场景实施例对上述实施例所公开的技术内容进行详细说明。
请参见图2，图2为本发明实施例所提供的主机与SSD的硬件结构示意图。其中，在SSD中是设置有用于存储坏道地址的NAND，并且，NAND通过NFC(Near FieldCommunication，近场通信)与SSD中主控芯片内的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)相连，同时CPU上还连接有用于对主机所发送的WUNC命令进行缓存的CACHE，为了防止CACHE发生异常掉电，而将WUNC命令丢失，还在SSD中设置了用于为CACHE进行供电的目标电源。对应的，在主机中是设置有用于存储坏道地址的目标内存，主机通过PCIE(PeripheralComponent interconnect express，高速串行计算机扩展总线标准)与SSD中的NVME(NonVolatile Memory express，NVMe存储系统)/PICE PHY相连，以将主机和SSD建立通信连接。
同时请参见图3，图3为本发明实施例所提供的主机与SSD进行信息交互时的示意图。在SSD与主机进行信息交互之前，SSD需要预先在SSD中设置用于存储坏道地址的坏道存储空间，也即，NAND；当主机上电启动时，SSD则利用HMB向主机申请用于存储坏道地址的目标内存，当SSD接收到由主机NVME Driver所发送的读请求/写请求/WUNC命令时，则会交由命令处理模块对所接收到的请求进行处理。并且，为了防止SSD发生掉电将WUNC命令丢失，SSD在下刷WUNC命令之前，会将WUNC命令缓存到CACHE中。与此同时，坏道管理模块会将与WUNC命令所对应的地址存储在目标内存和坏道存储空间中。
当SSD接收到主机所发送的读请求时，会判断与读请求所对应的读地址是否存在于目标内存中，如果存在，SSD会向主机返回UNC错误，如果不存在，SSD会对读请求进行响应；当SSD接收到主机所发送的写请求时，如果SSD对主机所发送的写请求成功响应，则判断与写请求相对应的写地址是否存在于目标内存中，如果是，则从目标内存和坏道存储空间中将写地址清除。
此外，当SSD恢复上电时，SSD首先会从主机中分配相应的内存空间，然后，从坏道存储空间中读取坏道地址，并将坏道地址恢复到主机的内存空间中，以执行后续的操作流程。
显然，在该方法中由于SSD只需要将主机发送读请求所对应的读地址与主机目标内存中所存储的坏道地址进行比较，就可以对读请求进行处理，这样就避免了现有技术中SSD在对主机所发送读请求进行处理过程中需要从位图中查询坏道地址的读盘操作，由此就可以显著提高SSD对读请求的处理效率。
请参见图4，图4为本发明实施例所提供的一种读请求处理装置的结构图，该读请求处理装置包括：
内存申请模块21，用于当在主机上电启动时，则利用HMB向主机申请用于存储坏道地址的目标内存；
坏道存储模块22，用于当接收到主机所发送的WUNC命令时，则将WUNC命令所对应的地址存储至目标内存和坏道存储空间；
地址判断模块23，用于当接收到主机所发送的读请求时，则判断读请求所对应的读地址是否存在于目标内存；
第一执行模块24，用于当地址判断模块的判定结果为是时，则向主机返回UNC错误；
第二执行模块25，用于当地址判断模块的判定结果为否时，则对读请求进行响应。
本发明实施例所提供的一种读请求处理装置，具有前述所公开的一种读请求处理方法所具有的有益效果。
请参见图5，图5为本发明实施例所提供的一种读请求处理设备的结构图，该读请求处理设备包括：
存储器31，用于存储计算机程序；
处理器32，用于执行计算机程序时实现如前述所公开的一种读请求处理方法的步骤。
本发明实施例所提供的一种读请求处理装置，具有前述所公开的一种读请求处理方法所具有的有益效果。
相应的，本发明实施例还公开了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如前述所公开的一种读请求处理方法的步骤。
本发明实施例所提供的一种读请求处理设备，具有前述所公开的一种读请求处理方法所具有的有益效果。
本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它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或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。
最后，还需要说明的是，在本文中，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。
以上对本发明所提供的一种读请求处理方法、装置、设备及介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种读请求处理方法，其特征在于，应用于SSD，所述SSD预先设置有存储坏道地址的坏道存储空间；包括：
当在主机上电启动时，则利用HMB向所述主机申请用于存储所述坏道地址的目标内存，所述HMB为主机内存缓存；
当接收到所述主机所发送的WUNC命令时，则将所述WUNC命令所对应的地址存储至所述目标内存和所述坏道存储空间，所述WUNC为写请求错误；
当接收到所述主机所发送的读请求时，则判断所述读请求所对应的读地址是否存在于所述目标内存；
若是，则向所述主机返回UNC错误，所述UNC为错误；
若否，则对所述读请求进行响应；
所述判断所述读请求所对应的读地址是否存在于所述目标内存，包括：根据读命令中的起始地址和逻辑块数量，查询与读请求所对应的读地址是否存在于目标内存中。
2.根据权利要求1所述的读请求处理方法，其特征在于，还包括：
当对所述主机所发送的写请求成功响应时，则判断与所述写请求相对应的写地址是否存在于所述目标内存；
若是，则从所述目标内存中将所述写地址清除。
3.根据权利要求1所述的读请求处理方法，其特征在于，还包括：
预先将所述SSD以512B扇区进行格式化。
4.根据权利要求1所述的读请求处理方法，其特征在于，所述坏道存储空间具体为NAND。
5.根据权利要求1至4任一项所述的读请求处理方法，其特征在于，所述当接收到所述主机所发送的WUNC命令的过程之后，还包括：
将所述WUNC命令缓存至所述SSD的CACHE。
6.根据权利要求5所述的读请求处理方法，其特征在于，还包括：
利用目标电源对所述CACHE进行供电。
7.一种读请求处理装置，其特征在于，应用于SSD，所述SSD预先设置有存储坏道地址的坏道存储空间；包括：
内存申请模块，用于当在主机上电启动时，则利用HMB向所述主机申请用于存储所述坏道地址的目标内存；
坏道存储模块，用于当接收到所述主机所发送的WUNC命令时，则将所述WUNC命令所对应的地址存储至所述目标内存和所述坏道存储空间；
地址判断模块，用于当接收到所述主机所发送的读请求时，则判断所述读请求所对应的读地址是否存在于所述目标内存；所述判断所述读请求所对应的读地址是否存在于所述目标内存，包括：根据读命令中的起始地址和逻辑块数量，查询与读请求所对应的读地址是否存在于目标内存中；
第一执行模块，用于当所述地址判断模块的判定结果为是时，则向所述主机返回UNC错误；
第二执行模块，用于当所述地址判断模块的判定结果为否时，则对所述读请求进行响应。
8.一种读请求处理设备，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任一项所述的一种读请求处理方法的步骤。
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任一项所述的一种读请求处理方法的步骤。
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