CN112765048A - 一种固态硬盘垃圾回收方法、系统、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种固态硬盘垃圾回收方法，所述固态硬盘垃圾回收方法包括：确定固态硬盘的待回收block，并确定所述待回收block的有效数据位图；将所述有效数据位图读取到本地数组，并将索引值设置为默认值；按照预设顺序扫描所述本地数组，并判断当前数据是否为有效数据；若是，则对所述有效数据发起垃圾回收读操作，并根据所述有效数据的地址更新所述索引值；根据更新后的索引值确定所述本地数组的当前读取位置，并从所述当前读取位置按照预设顺序继续扫描所述本地数组。本申请能够提高固态硬盘的垃圾回收效率。本申请还公开了一种固态硬盘垃圾回收系统、一种电子设备及一种存储介质，具有以上有益效果。
Description
技术领域
本申请涉及数据存储技术领域，特别涉及一种固态硬盘垃圾回收方法、系统、一种电子设备及一种存储介质。
背景技术
当固态硬盘中已分配空间不再使用的时候，通常基于垃圾回收(GarbageCollection，GC)机制来回收空间。为提高随机写性能，需要提高垃圾回收效率，从垃圾回收各阶段效率来看，垃圾回收读效率相较于垃圾回收写效率较低，影响了垃圾回收整体效率。
因此，如何提高固态硬盘的垃圾回收效率是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种固态硬盘垃圾回收方法、系统、一种电子设备及一种存储介质，能够提高固态硬盘的垃圾回收效率。
为解决上述技术问题，本申请提供一种固态硬盘垃圾回收方法，该固态硬盘垃圾回收方法包括：
确定固态硬盘的待回收block，并确定所述待回收block的有效数据位图；
将所述有效数据位图读取到本地数组，并将索引值设置为默认值；
按照预设顺序扫描所述本地数组，并判断当前数据是否为有效数据；
若是，则对所述有效数据发起垃圾回收读操作，并根据所述有效数据的地址更新所述索引值；
根据更新后的索引值确定所述本地数组的当前读取位置，并从所述当前读取位置按照预设顺序继续扫描所述本地数组。
可选的，将所述有效数据位图读取到本地数组包括：
将所述有效数据位图以预设字节数为读取单位划分为多个位图分段；
选取预设数量个所述位图分段读取到所述本地数组。
可选的，在按照预设顺序扫描所述本地数组之后，还包括：
若所述本地数组中的有效数据全部被扫描，则重新选取预设数量个所述位图分段读取到所述本地数组。
可选的，将所述有效数据位图读取到本地数组，包括：
确定所述有效数据位图的DDR起始位置，并根据所述DDR起始位置将所述有效数据位图读取到所述本地数组。
可选的，判断当前数据是否为有效数据，包括：
判断当前数据的值是否为1；
若是，则判定当前数据为所述有效数据；
若否，则按照所述预设顺序扫描所述本地数组。
可选的，对所述有效数据发起垃圾回收读操作，包括：
确定所述有效数据对应的物理地址，并根据所述物理地址执行垃圾回收读操作。
可选的，将索引值设置为默认值，包括：
将所述索引值设置为0；
相应的，按照预设顺序扫描所述本地数组，包括：
按照地址从小到大的顺序从所述索引值对应的地址扫描所述本地数组。
本申请还提供了一种固态硬盘垃圾回收系统，该系统包括：
位图确定模块，用于确定固态硬盘的待回收block，并确定所述待回收block的有效数据位图；
结构体构建模块，用于将所述有效数据位图读取到本地数组，并将索引值设置为默认值；
扫描模块，用于按照预设顺序扫描所述本地数组，并判断当前数据是否为有效数据；
索引值更新模块，用于若当前数据为所述有效数据，则对所述有效数据发起垃圾回收读操作，并根据所述有效数据的地址更新所述索引值；
读取位置更新模块，用于根据更新后的索引值确定所述本地数组的当前读取位置，并从所述当前读取位置按照预设顺序继续扫描所述本地数组。
本申请还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序执行时实现上述固态硬盘垃圾回收方法执行的步骤。
本申请还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时实现上述固态硬盘垃圾回收方法执行的步骤。
本申请提供了一种固态硬盘垃圾回收方法，包括：确定固态硬盘的待回收block，并确定所述待回收block的有效数据位图；将所述有效数据位图读取到本地数组，并将索引值设置为默认值；按照预设顺序扫描所述本地数组，并判断当前数据是否为有效数据；若是，则对所述有效数据发起垃圾回收读操作，并根据所述有效数据的地址更新所述索引值；根据更新后的索引值确定所述本地数组的当前读取位置，并从所述当前读取位置按照预设顺序继续扫描所述本地数组。
本申请确定待回收block的有效数据位图，将有效数据位图读取到本地数组，并将索引值设置为默认值。索引值为用于记录本地数组扫描位置的信息，在按照预设顺序扫描本地数组中的有效数据之后，本申请根据有效数据的地址更新索引值。在对有效数据发起垃圾回收读操作之后，可以从更新后的索引值对应的位置继续对本地数组进行扫描，无需从本地数据的起始地址重新扫描，相对于现有的固态硬盘垃圾回收方法，本申请减少了判断次数并省去了有效数据位图的清零操作，提高了固态硬盘的垃圾回收效率。本申请同时还提供了一种固态硬盘垃圾回收系统、一种电子设备和一种存储介质，具有上述有益效果，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，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。
图1为本申请实施例所提供的一种固态硬盘垃圾回收方法的流程图；
图2为本申请实施例所提供的一种固态硬盘垃圾回收系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，都属于本申请保护的范围。
下面请参见图1，图1为本申请实施例所提供的一种固态硬盘垃圾回收方法的流程图。
具体步骤可以包括：
S101：确定固态硬盘的待回收block，并确定所述待回收block的有效数据位图；
其中，本实施例可以应用于设置有固态硬盘的电子设备，在本步骤之前可以存在接收垃圾回收指令的操作，也可以在固态硬盘的剩余可用空间小于预设空间大小的情况自动触发执行本实施例的情况。
固态硬盘中可以存在多个SSD(Solid State Drives)块，本实施例将SSD块成为block，可以根据每一block的数据量确定待回收block，可以将数据量大于预设值设置为待回收block。当然，也可以存在对固态硬盘中的所有block进行垃圾回收的情况，本实施例不限定待回收block的数量。在确定待回收block之后，可以确定待回收block的有效数据位图(Valid DataFrame Bitmap，VDFB)。有效数据位图为用于描述有效数据位置的位图，在有效数据位图中1表示有效数据，0表示无效数据。
S102：将所述有效数据位图读取到本地数组，并将索引值设置为默认值；
其中，本实施例可以确定有效数据位图的DDR(内存)起始位置，并根据DDR起始位置将所述有效数据位图读取到所述本地数组(local)。本实施例中的索引值为用于记录本地数组扫描位置的信息，在读取有效数据位图到本地数组后，可以将索引值设置为默认值。例如，该默认值可以为0。
S103：按照预设顺序扫描所述本地数组，并判断当前数据是否为有效数据；若是，则进入步骤S104；
其中，在将有效数据位图读取到本地数组之后，本实施例可以通过垃圾回收机制的读流程按照预设顺序扫描本地数组。上述过程可以为地址从小到大的顺序从所述索引值对应的地址扫描所述本地数组，也可以按照地址从大到小的顺序从所述索引值对应的地址扫描所述本地数组。若当前数据为有效数据，可以暂停扫描本地数组的操作，对该有效数据发起垃圾回收读操作；若当前数据为无效数据，则可以继续执行扫描本地数组的操作直至本地数组扫描完毕。
作为一种可行的实施方式，本实施例可以通过以下方式判断当前数据是否为有效数据：判断当前数据的值是否为1；若是，则判定当前数据为所述有效数据；若否，则按照所述预设顺序扫描所述本地数组。当前数据指垃圾回收机制的读流程当前扫描的本地数组中的数据。
S104：对有效数据发起垃圾回收读操作，并根据所述有效数据的地址更新所述索引值；
在确定有效数据之后，本实施例可以对该有效数据执行垃圾回收读操作(即：固态硬盘的垃圾回收机制的读操作)，并根据有效数据的地址更新索引值。作为一种可行的实施方式，可以将最近一次确定的有效数据的地址作为索引值。本实施例可以确定所述有效数据对应的物理地址(Physical Block Address，PBA)，并根据所述物理地址执行垃圾回收读操作，以便进行有效数据搬移。具体的，垃圾回收读操作可以将有效数据读取至DDR中，还可以执行垃圾回收写操作将DDR中的数据搬移至预设空间内；在将待回收block中的全部有效数据均被垃圾回收读操作读取至DDR后，可以清空待回收block中的所有数据，以便回收固态硬盘中的垃圾数据。
S105：根据更新后的索引值确定所述本地数组的当前读取位置，并从所述当前读取位置按照预设顺序继续扫描所述本地数组。
其中，在对有效数据发起垃圾回收读操作之后，可以继续扫描本地数组以便确定新的有效数据。具体的，本实施例可以根据更新后的索引值确定所述本地数组的当前读取位置，并所述当前读取位置按照预设顺序继续扫描所述本地数组，无需从本地数组的起始地址重复扫描。本实施例基于索引值全局记录有效数据位图扫描位置的方式，加快了发起垃圾回收读取请求的速度，提高了垃圾回收效率，提升了随机写性能。
本实施例确定待回收block的有效数据位图，将有效数据位图读取到本地数组，并将索引值设置为默认值。索引值为用于记录本地数组扫描位置的信息，在按照预设顺序扫描本地数组中的有效数据之后，本实施例根据有效数据的地址更新索引值。在对有效数据发起垃圾回收读操作之后，可以从更新后的索引值对应的位置继续对本地数组进行扫描，无需从本地数据的起始地址重新扫描，相对于现有的固态硬盘垃圾回收方法，本实施例减少了判断次数并省去了有效数据位图的清零操作，提高了固态硬盘的垃圾回收效率。
作为对于图1对应实施例的进一步介绍，本实施例可以通过以下方式将有效数据位图读取到本地数组包括：将所述有效数据位图以预设字节数为读取单位划分为多个位图分段，选取预设数量个位图分段读取到所述本地数组，以便按照预设顺序扫描预设数量个位图分段对应的本地数组。进一步的，在按照预设顺序扫描所述本地数组之后，若所述本地数组中的有效数据全部被扫描，则重新选取预设数量个所述位图分段读取到所述本地数组。
下面通过在实际应用中的实施例说明上述实施例描述的流程。
传统方案中，垃圾回收机制回收block时，根据该block对应的有效数据位图来判断其内部数据的有效性，对应位为1时为有效数据，对应位为0时为无效数据，只有有效数据才需要搬移。有效数据位图存储在DDR中，由于有效数据位图比较大，回收block时垃圾回收机制可以分段读取有效数据位图，每次读取64字节到本地数组(local)，即64Byte*8bit/Bypte＝512bits，对应512个数据。依次扫描本地数组，如果发现某位为1,则换算出对应的PBA，发起垃圾回收读操作，同时在本地数组中将该位清零。垃圾回收读操作完成时，重新扫描本地数组，寻找下一个有效数据并发起垃圾回收读操作，直到所有的有效数据都已经处理完，此时从DDR读取下一个64字节到本地数组，继续上述操作。DDR中有效数据位图对应位的清零，会在垃圾回收写过程中清零，不再单独赘述。在传统方案中，每次扫描本地数组都是从起始地址开始，1个bit对应一次if判断，如果512bit中，前511位已经被清零，只有最后1个bit有效，那么前511次判断相当于无效判断，浪费CPU资源，影响垃圾回收效率，实测影响1％。为了解决传统方案中的缺陷，本实施例提供了以下固态硬盘提高垃圾回收效率的方案，本实施例可以先创建结构体，该结构体包括本地数组(如长度为64Byte数据)和用于记录本地数组bit位置的索引值，本实施例通过全局记录VDFB的位置索引，来减少判断次数，同时取消本地VDFB清零操作，节省垃圾回收读操作的时间，提高了随机写性能。本实施例可以包括以下步骤：
步骤1：计算待回收block的有效数据位图的DDR起始位置，将有效数据位图以64Byte为读取单位分成若干段。
步骤2：从DDR读取64Byte(512位)有效数据位图到本地数组,本地数组的索引值清零。
步骤3：垃圾回收机制的读流程从索引值记录的位置开始扫描本地数组，以便查找值为1的bit(即，有效数据)。
步骤4：若找到为值为1的bit，发起垃圾回收机制的读操作，同时把该位置(0～511)记录到索引值中。
步骤5：若本地数组中没有1或者所有的bit都已经清零，则回到步骤1，从DDR中读取下一段64Byte，直到该block所有的有效数据位图都已读取完。
步骤6：垃圾回收机制的读操作完成时，回到步骤2。
本实施例基于索引值全局记录待查询有效数据位图(存储在本地数据或本地数组中)内的位置索引，下一次扫描时从该有效数据的位置往后进行，减少if判断次数，节省了判断时间，能够避免每次都从0开始查询，本实施例同时省去了本地有效数据位图的清零操作，提升了垃圾回收读效率和随机写性能。
请参见图2，图2为本申请实施例所提供的一种固态硬盘垃圾回收系统的结构示意图；
该系统可以包括：
位图确定模块100，用于确定固态硬盘的待回收block，并确定所述待回收block的有效数据位图；
结构体构建模块200，用于将所述有效数据位图读取到本地数组，并将索引值设置为默认值；
扫描模块300，用于按照预设顺序扫描所述本地数组，并判断当前数据是否为有效数据；
索引值更新模块400，用于若当前数据为所述有效数据，则对所述有效数据发起垃圾回收读操作，并根据所述有效数据的地址更新所述索引值；
读取位置更新模块500，用于根据更新后的索引值确定所述本地数组的当前读取位置，并从所述当前读取位置按照预设顺序继续扫描所述本地数组。
本实施例确定待回收block的有效数据位图，将有效数据位图读取到本地数组，并将索引值设置为默认值。索引值为用于记录本地数组扫描位置的信息，在按照预设顺序扫描本地数组中的有效数据之后，本实施例根据有效数据的地址更新索引值。在对有效数据发起垃圾回收读操作之后，可以从更新后的索引值对应的位置继续对本地数组进行扫描，无需从本地数据的起始地址重新扫描，相对于现有的固态硬盘垃圾回收方法，本实施例减少了判断次数并省去了有效数据位图的清零操作，提高了固态硬盘的垃圾回收效率。
进一步的，扫描模块300包括：
位图分段单元，用于将所述有效数据位图以预设字节数为读取单位划分为多个位图分段；
数据读取单元，用于选取预设数量个所述位图分段读取到所述本地数组。
进一步的，数据读取单元还用于在按照预设顺序扫描所述本地数组之后，若所述本地数组中的有效数据全部被扫描，则重新选取预设数量个所述位图分段读取到所述本地数组。
进一步的，扫描模块300具体为用于确定所述有效数据位图的DDR起始位置，并根据所述DDR起始位置将所述有效数据位图读取到所述本地数组的模块。
进一步的，扫描模块300包括：
判断单元，用于判断当前数据的值是否为1；若是，则判定当前数据为所述有效数据；若否，则按照所述预设顺序扫描所述本地数组。
进一步的，索引值更新模块400包括：
垃圾回收读单元，用于确定所述有效数据对应的物理地址，并根据所述物理地址执行垃圾回收读操作。
进一步的，结构体构建模块200包括：
索引值初始化单元，用于将所述索引值设置为0；
相应的，扫描模块300包括：
顺序扫描单元，用于按照地址从小到大的顺序从所述索引值对应的地址扫描所述本地数组。
由于系统部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此系统部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。
本申请还提供了一种存储介质，其上存有计算机程序，该计算机程序被执行时可以实现上述实施例所提供的步骤。该存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本申请还提供了一种电子设备，可以包括存储器和处理器，所述存储器中存有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时，可以实现上述实施例所提供的步骤。当然所述电子设备还可以包括各种网络接口，电源等组件。
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。对于实施例公开的系统而言，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。在没有更多限制的状况下，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 (10)
1.一种固态硬盘垃圾回收方法，其特征在于，包括：
确定固态硬盘的待回收block，并确定所述待回收block的有效数据位图；
将所述有效数据位图读取到本地数组，并将索引值设置为默认值；
按照预设顺序扫描所述本地数组，并判断当前数据是否为有效数据；
若是，则对所述有效数据发起垃圾回收读操作，并根据所述有效数据的地址更新所述索引值；
根据更新后的索引值确定所述本地数组的当前读取位置，并从所述当前读取位置按照预设顺序继续扫描所述本地数组。
2.根据权利要求1所述固态硬盘垃圾回收方法，其特征在于，将所述有效数据位图读取到本地数组包括：
将所述有效数据位图以预设字节数为读取单位划分为多个位图分段；
选取预设数量个所述位图分段读取到所述本地数组。
3.根据权利要求2所述固态硬盘垃圾回收方法，其特征在于，在按照预设顺序扫描所述本地数组之后，还包括：
若所述本地数组中的有效数据全部被扫描，则重新选取预设数量个所述位图分段读取到所述本地数组。
4.根据权利要求1所述固态硬盘垃圾回收方法，其特征在于，将所述有效数据位图读取到本地数组，包括：
确定所述有效数据位图的DDR起始位置，并根据所述DDR起始位置将所述有效数据位图读取到所述本地数组。
5.根据权利要求1所述固态硬盘垃圾回收方法，其特征在于，判断当前数据是否为有效数据，包括：
判断当前数据的值是否为1；
若是，则判定当前数据为所述有效数据；
若否，则按照所述预设顺序扫描所述本地数组。
6.根据权利要求1所述固态硬盘垃圾回收方法，其特征在于，对所述有效数据发起垃圾回收读操作，包括：
确定所述有效数据对应的物理地址，并根据所述物理地址执行垃圾回收读操作。
7.根据权利要求1至6任一项所述固态硬盘垃圾回收方法，其特征在于，将索引值设置为默认值，包括：
将所述索引值设置为0；
相应的，按照预设顺序扫描所述本地数组，包括：
按照地址从小到大的顺序从所述索引值对应的地址扫描所述本地数组。
8.一种固态硬盘垃圾回收装置，其特征在于，包括：
位图确定模块，用于确定固态硬盘的待回收block，并确定所述待回收block的有效数据位图；
结构体构建模块，用于将所述有效数据位图读取到本地数组，并将索引值设置为默认值；
扫描模块，用于按照预设顺序扫描所述本地数组，并判断当前数据是否为有效数据；
索引值更新模块，用于若当前数据为所述有效数据，则对所述有效数据发起垃圾回收读操作，并根据所述有效数据的地址更新所述索引值；
读取位置更新模块，用于根据更新后的索引值确定所述本地数组的当前读取位置，并从所述当前读取位置按照预设顺序继续扫描所述本地数组。
9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述固态硬盘垃圾回收方法的步骤。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器加载并执行时，实现如权利要求1至7任一项所述固态硬盘垃圾回收方法的步骤。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 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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