CN113391947B - Ssd raid条带掉电快速恢复方法、装置、计算机设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及SSD RAI D条带掉电快速恢复方法、装置、计算机设备及存储介质,该方法,包括:获取主机写入的新数据;将新写入的数据与校验数据缓冲区数据进行运算,以得到运算结果;将运算结果写入至校验数据缓冲区数据,即得到运算后的校验数据缓冲区数据;获取主机下发的关机命令,然后将运算后的校验数据缓冲区数据写入到NAND对应的RAI D条带中;当主机掉电再重新上电后,获取主机写入的最新数据;将最新数据直接写入RAI D条带中,同时直接计算或更新校验数据缓冲区数据。本发明提升了上电响应速度。
Description
技术领域
本发明涉及SSD RAID条带掉电快速恢复技术领域,尤其是指SSD RAID条带掉电快速恢复方法、装置、计算机设备及存储介质。
背景技术
SSD(固态硬盘)已经被广泛应用于各种场合,目前在PC市场,已经逐步替代传统的硬盘,从可靠性和性能方面为用户提供较好的体验。随着对数据可靠性要求越来越高,SSD内部需要提供多种数据保护方法,传统SSD一般采用ECC(错误检测与纠正)算法,在单页数据级别提供保护;最新的设计中则逐步引入冗余数据保护方法,如RAID(冗余数据阵列),通过对多页数据进行编码,生效校验数据页,能够在改组数据页中任何一页出现异常时,通过其他数据页进行恢复。RAID的校验信息需要进行大量的计算,一般存储于内存中,当掉电时,其会丢失,重新上电则需要读取该RAID条带已经写入的数据,重新计算生成校验信息,耗时较久,在某些特定响应延迟敏感的场景下,带来较差的使用体验。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供SSD RAID条带掉电快速恢复方法、装置、计算机设备及存储介质。
为了解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
SSD RAID条带掉电快速恢复方法,包括以下步骤:
获取主机写入的新数据;
将新写入的数据与校验数据缓冲区数据进行运算,以得到运算结果;
将运算结果写入至校验数据缓冲区数据,即得到运算后的校验数据缓冲区数据;
获取主机下发的关机命令,然后将运算后的校验数据缓冲区数据写入到NAND对应的RAID条带中;
当主机掉电再重新上电后,获取主机写入的最新数据;
将最新数据直接写入RAID条带中,同时直接计算或更新校验数据缓冲区数据。
其进一步技术方案为:所述将新写入的数据与校验数据缓冲区数据进行运算,以得到运算结果步骤中,采用异或算法进行运算。
其进一步技术方案为:所述将最新数据直接写入RAID条带中,同时直接计算或更新校验数据缓冲区数据步骤中,计算采用异或算法。
SSD RAID条带掉电快速恢复装置,包括:第一获取单元,运算单元,写入单元,获取写入单元,第二获取单元,及写入更新单元;
所述第一获取单元,用于获取主机写入的新数据;
所述运算单元,用于将新写入的数据与校验数据缓冲区数据进行运算,以得到运算结果;
所述写入单元,用于将运算结果写入至校验数据缓冲区数据,即得到运算后的校验数据缓冲区数据;
所述获取写入单元,用于获取主机下发的关机命令,然后将运算后的校验数据缓冲区数据写入到NAND对应的RAID条带中;
所述第二获取单元,用于当主机掉电再重新上电后,获取主机写入的最新数据;
所述写入更新单元,用于将最新数据直接写入RAID条带中,同时直接计算或更新校验数据缓冲区数据。
其进一步技术方案为:所述运算单元中,采用异或算法进行运算。
其进一步技术方案为:所述写入更新单元中,计算采用异或算法。
一种计算机设备,所述计算机设备包括存储器及处理器,所述存储器上存储有计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述所述的SSD RAID条带掉电快速恢复方法。
一种存储介质,所述存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序包括程序指令,所述程序指令当被处理器执行时可实现如上述所述的SSD RAID条带掉电快速恢复方法。
本发明与现有技术相比的有益效果是:通过在掉电前将校验数据缓冲区数据写入到NAND对应的RAID条带中,使得重新上电后SSD无需重建校验数据缓冲区数据,可以直接继续写入掉电前RAID条带中,大大提升了上电响应速度。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,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性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为RAID组成示意图;
图2为现有技术中SSD掉电后RAID重建模型示意图;
图3为本发明实施例提供的SSD RAID条带掉电快速恢复方法的流程示意图;
图4为本发明实施例提供的SSD RAID条带掉电快速恢复方法的应用场景示意图一;
图5为本发明实施例提供的SSD RAID条带掉电快速恢复方法的应用场景示意图二;
图6为本发明实施例提供的SSD RAID条带掉电快速恢复装置的示意性框图;
图7为本发明实施例提供的计算机设备的示意性框图。
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。
应当理解,当在本说明书和所附权利要求书中使用时,术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在,但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解,在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样,除非上下文清楚地指明其它情况,否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解,在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合,并且包括这些组合。
请参阅图1到图7所示的具体实施例,其中,请参阅图1所示,一个典型的RAID组成(为便于说明,以7+1RAID进行说明,且校验数据采用异或方法生成),一共有8个DIE,每个DIE为独立并发单元;每个DIE内有很多物理块(Block),为独立擦除单元;每个Block内有很多物理页(Page),为独立编程/读取单元;Data:用户数据;Parity:校验数据。
为便于说明,每个DIE为相同的物理块(如图中BlockX)组成一个RAID组,每个RAID组内,各个DIE相同的物理页组成一个RAID条带,也即一个保护单元:如图中的条带0/1…,每个条带内,其内由数据页(7个)以及校验页(1个)组成。以条带0为例,当主机依次写入数据页Data_0_0/Data_0_1/…时,SSD内部采用异或方法实时计算生成对应条带的校验数据,并存放在SSD内存中,当该条带的数据页写满时,则将内存中的校验数据写入到条带的最后一个物理页中(Parity0)。
其中,请参阅图2所示,当主机要掉电时,此时条带1才写入三页用户数据,重新上电后,由于内存中暂存的校验数据丢失,无法直接继续写入条带内其他用户数据。
1、SSD需要依次读取条带1内已经写入的数据:Data_1_0/Data_1_1/Data_1_2;
2、重新计算此三页数据的校验数据:Data_1_0^Data_1_1^Data_1_2;
3、将生成的校验数据写入内存中对应的校验数据缓冲区;
4、响应主机的写入命令,将用户数据依次写入条带内其他空白物理页;同时与校验数据缓冲区中所恢复出来的校验数据进行异或操作,以计算条带的校验数据。
在上述过程中,因为需要1-3的步骤来重建掉电前的内存中校验数据,导致命令响应延迟偏大,影响客户使用体验。
其中,请参阅图3至图5所示,本发明公开了一种SSD RAID条带掉电快速恢复方法,包括以下步骤:
S1,获取主机写入的新数据;
S2,将新写入的数据与校验数据缓冲区数据进行运算,以得到运算结果;
其中,S2步骤中,采用异或算法进行运算。
S3,将运算结果写入至校验数据缓冲区数据,即得到运算后的校验数据缓冲区数据;
S4,获取主机下发的关机命令,然后将运算后的校验数据缓冲区数据写入到NAND对应的RAID条带中;
S5,当主机掉电再重新上电后,获取主机写入的最新数据;
S6,将最新数据直接写入RAID条带中,同时直接计算或更新校验数据缓冲区数据。
其中,如图4所示,本发明的应用场景:主机下发掉电命令;SSD内部将内存中实时的校验数据(记为Temp_Parity_1)写入到该条带内下一个空白物理页中(如图中的DIE 3/Block X/Page 1);回复主机掉电处理命令完成;主机掉电;
在此过程中,DIE 3/Block X/Page 1内写入的Temp_Parity_1,由RAID的算法可知,其等于Data_1_0^Data_1_1^Data_1_2。
其中,如图5所示,本发明对应的重新上电后的应用场景:对于RAID条带1来说,其已经写入三笔用户数据+一笔临时校验数据,此四笔数据的异或值为:Data_1_0^Data_1_1^Data_1_2^Temp_Parity_1,而Temp_Parity_1=Data_1_0^Data_1_1^Data_1_2,故如上的异或值也等于Data_1_0^Data_1_1^Data_1_2^Data_1_0^Data_1_1^Data_1_2=0,通过在掉电前将校验数据缓冲区数据写入到条带中,使得重新上电后条带内所有已经写入数据的异或值为0,故不需要重建丢失的掉电前的校验数据缓冲区内容,SSD可以直接响应主机的写入请求(依次写入DIE 4/Block X/Page 1,DIE 5/Block X/Page 1,DIE 6/Block X/Page1…)。
其中,通过在掉电前将内存中异或数据回写到条带内,可移除不必要的上电条带重建的时间开销,提升了掉电/上电后的命令响应延迟性能。
请参阅图6所示,本发明还公开了一种SSD RAID条带掉电快速恢复装置,包括:第一获取单元10,运算单元20,写入单元30,获取写入单元40,第二获取单元50,及写入更新单元60;
所述第一获取单元10,用于获取主机写入的新数据;
所述运算单元20,用于将新写入的数据与校验数据缓冲区数据进行运算,以得到运算结果;
所述写入单元30,用于将运算结果写入至校验数据缓冲区数据,即得到运算后的校验数据缓冲区数据;
所述获取写入单元40,用于获取主机下发的关机命令,然后将运算后的校验数据缓冲区数据写入到NAND对应的RAID条带中;
所述第二获取单元50,用于当主机掉电再重新上电后,获取主机写入的最新数据;
所述写入更新单元60,用于将最新数据直接写入RAID条带中,同时直接计算或更新校验数据缓冲区数据。
其中,所述运算单元20中,采用异或算法进行运算,所述写入更新单元60中,计算采用异或算法。
需要说明的是,所属领域的技术人员可以清楚地了解到,上述SSD RAID条带掉电快速恢复装置和各单元的具体实现过程,可以参考前述方法实施例中的相应描述,为了描述的方便和简洁,在此不再赘述。
上述SSD RAID条带掉电快速恢复装置可以实现为一种计算机程序的形式,该计算机程序可以在如图7所示的计算机设备上运行。
请参阅图7,图7是本申请实施例提供的一种计算机设备的示意性框图;该计算机设备500可以是终端,也可以是服务器,其中,终端可以是智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式电脑、个人数字助理和穿戴式设备等具有通信功能的电子设备。服务器可以是独立的服务器,也可以是多个服务器组成的服务器集群。
参阅图7,该计算机设备500包括通过系统总线501连接的处理器502、存储器和网络接口505,其中,存储器可以包括非易失性存储介质503和内存储器504。
该非易失性存储介质503可存储操作系统5031和计算机程序5032。该计算机程序5032包括程序指令,该程序指令被执行时,可使得处理器502执行一种SSD RAID条带掉电快速恢复方法。
该处理器502用于提供计算和控制能力,以支撑整个计算机设备500的运行。
该内存储器504为非易失性存储介质503中的计算机程序5032的运行提供环境,该计算机程序5032被处理器502执行时,可使得处理器502执行一种SSD RAID条带掉电快速恢复方法。
该网络接口505用于与其它设备进行网络通信。本领域技术人员可以理解,图7中示出的结构,仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图,并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备500的限定,具体的计算机设备500可以包括比图中所示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者具有不同的部件布置。
应当理解,在本申请实施例中,处理器502可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit,CPU),该处理器502还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignal 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。其中,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。
本领域普通技术人员可以理解的是实现上述实施例的方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。该计算机程序包括程序指令,计算机程序可存储于一存储介质中,该存储介质为计算机可读存储介质。该程序指令被该计算机系统中的至少一个处理器执行,以实现上述方法的实施例的流程步骤。
因此,本发明还提供一种存储介质。该存储介质可以为计算机可读存储介质。该存储介质存储有计算机程序,其中计算机程序包括程序指令,所述程序指令当被处理器执行时可实现上述的SSD RAID条带掉电快速恢复方法。
所述存储介质可以是U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的计算机可读存储介质。
本领域普通技术人员可以意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的。例如,各个单元的划分,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。
本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。本发明实施例装置中的单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。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,也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。
该集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分,或者该技术方案的全部或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,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,终端,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
上述实施例为本发明较佳的实现方案,除此之外,本发明还可以其它方式实现,在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.SSD RAID条带掉电快速恢复方法,其特征在于,包括以下步骤:
获取主机写入的新数据;
将新写入的数据与校验数据缓冲区数据进行运算,以得到运算结果;
将运算结果写入至校验数据缓冲区数据,即得到运算后的校验数据缓冲区数据;
获取主机下发的关机命令,然后将运算后的校验数据缓冲区数据写入到NAND对应的RAID条带中;
当主机掉电再重新上电后,获取主机写入的最新数据;
将最新数据直接写入RAID条带中,同时直接计算或更新校验数据缓冲区数据;
所述将新写入的数据与校验数据缓冲区数据进行运算,以得到运算结果步骤中,采用异或算法进行运算;
其中,对于RAID条带1来说,其已经写入三笔用户数据+一笔临时校验数据,此四笔数据的异或值为:Data_1_0^Data_1_1^Data_1_2^Temp_Parity_1,而Temp_Parity_1=Data_1_0^Data_1_1^Data_1_2,故异或值也等于Data_1_0^Data_1_1^Data_1_2^Data_1_0^Data_1_1^Data_1_2=0,通过在掉电前将校验数据缓冲区数据写入到条带中,使得重新上电后条带内所有已经写入数据的异或值为0。
2.根据权利要求1所述的SSD RAID条带掉电快速恢复方法,其特征在于,所述将最新数据直接写入RAID条带中,同时直接计算或更新校验数据缓冲区数据步骤中,计算采用异或算法。
3.SSD RAID条带掉电快速恢复装置,其特征在于,包括:第一获取单元,运算单元,写入单元,获取写入单元,第二获取单元,及写入更新单元;
所述第一获取单元,用于获取主机写入的新数据;
所述运算单元,用于将新写入的数据与校验数据缓冲区数据进行运算,以得到运算结果;
所述写入单元,用于将运算结果写入至校验数据缓冲区数据,即得到运算后的校验数据缓冲区数据;
所述获取写入单元,用于获取主机下发的关机命令,然后将运算后的校验数据缓冲区数据写入到NAND对应的RAID条带中;
所述第二获取单元,用于当主机掉电再重新上电后,获取主机写入的最新数据;
所述写入更新单元,用于将最新数据直接写入RAID条带中,同时直接计算或更新校验数据缓冲区数据;
所述运算单元中,采用异或算法进行运算;
其中,对于RAID条带1来说,其已经写入三笔用户数据+一笔临时校验数据,此四笔数据的异或值为:Data_1_0^Data_1_1^Data_1_2^Temp_Parity_1,而Temp_Parity_1=Data_1_0^Data_1_1^Data_1_2,故异或值也等于Data_1_0^Data_1_1^Data_1_2^Data_1_0^Data_1_1^Data_1_2=0,通过在掉电前将校验数据缓冲区数据写入到条带中,使得重新上电后条带内所有已经写入数据的异或值为0。
4.根据权利要求3所述的SSD RAID条带掉电快速恢复装置,其特征在于,所述写入更新单元中,计算采用异或算法。
5.一种计算机设备,其特征在于,所述计算机设备包括存储器及处理器,所述存储器上存储有计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-2中任一项所述的SSD RAID条带掉电快速恢复方法。
6.一种存储介质,其特征在于,所述存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序包括程序指令,所述程序指令当被处理器执行时可实现如权利要求1-2中任一项所述的SSDRAID条带掉电快速恢复方法。
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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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