CN113835640A - 闪存缓存清空的实现方法、装置、计算机设备及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种闪存缓存清空的实现方法、装置、计算机设备及存储介质，其中该方法包括：在NAND中TLC区域预先加载预加载系统；SSD控制器获取主机发送Flush命令；SSD控制器解析所述Flush命令并将所述Flush命令发送给FTL；当FTL接收到所述Flush命令时，将NAND中TLC预设区域数据搬移到SLC区域中。本发明提出一种新的Flush思路，实现数据从TLC到SLC的搬移，将一部分数据搬移到SLC缓存中，可以应用于提升安装预加载系统的速度。

Description

闪存缓存清空的实现方法、装置、计算机设备及存储介质
技术领域
本发明涉及固态硬盘技术领域，特别是涉及一种闪存缓存清空的实现方法、装置、计算机设备及存储介质。
背景技术
目前，随着近几年固态硬盘得到了迅速的发展，固态硬盘采用Flash(闪存)作为存储介质，而为了进一步提升性价比，现在主流的SSD厂商都采用TLC(Triple Level Cell)作为存储介质。为了提升写性能，通常会将TLC NAND的一部分Block(物理块)作为SLC使用，TLC切换成SLC使用后，虽然SLC的容量只有TLC模式的三分之一，但具有更高的读写性能和更高的寿命，这部分SLC作为写Cache(缓存)，这样主机的写性能会得到大幅提升。
然而，在实际使用过程中，由于SLC的容量是有限的，为了持续维持较高的写性能，固件会在SSD空闲时，进行Cache的Flush(清空)，将SLC Cache中的数据写到TLC中，并清空SLC Cache。当然，Flush操作也可以由主机发送命令主动完成这一操作，这里的Flush指的是SLC到TLC的数据搬移，这就导致影响了主机的读写性能，特别是当需要安装预加载系统的情况下。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种闪存缓存清空的实现方法、装置、计算机设备及存储介质。
一种闪存缓存清空的实现方法，所述方法包括：
在NAND中TLC区域预先加载预加载系统；
SSD控制器获取主机发送Flush命令；
SSD控制器解析所述Flush命令并将所述Flush命令发送给FTL；
当FTL接收到所述Flush命令时，将NAND中TLC预设区域数据搬移到SLC区域中。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：
SSD控制器获取主机发送写命令；
SSD控制器解析所述写命令并将所述写命令给FTL；
当FTL接收到所述写命令时进行逻辑地址到物理地址转换，并根据所述写命令将数据发送给NAND SLC缓存中；
待数据写入完成后NAND返回写数据完成标志，所述数据当前并未写入到TLC中；
待FTL触发Flush操作或者接收到主机发送的Flush命令时才会将数据写入到TLC中。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：
SSD控制器获取主机发送的读命令；
SSD控制器解析所述读命令并将所述读命令发送给FTL；
当FTL接收到所述读命令时进行逻辑地址到物理地址转换，若物理地址命中SLC区域则通知NAND准备好SLC区域的数据。
在其中一个实施例中，在所述当FTL接收到所述读命令时进行逻辑地址到物理地址转换，若物理地址命中SLC区域则通知NAND准备好SLC区域的数据的步骤之后还包括：
NAND将SLC区域的数据准备好并通知FTL；
FTL通知SSD控制器来获取数据，所述SSD控制器将SLC区域的数据从SLC传输到主机以完成读命令。
一种闪存缓存清空的实现装置，所述装置包括：
预加载模块，所述预加载模块用于在NAND中TLC区域预先加载预加载系统；
命令获取模块，所述命令获取模块用于SSD控制器获取主机发送Flush命令；
解析发送模块，所述解析发送模块用于SSD控制器解析所述Flush命令并将所述Flush命令发送给FTL；
数据搬移模块，所述数据搬移模块用于当FTL接收到所述Flush命令时，将NAND中TLC预设区域数据搬移到SLC区域中。
在其中一个实施例中，所述装置还包括写命令模块，所述写命令模块用于：
SSD控制器获取主机发送写命令；
SSD控制器解析所述写命令并将所述写命令给FTL；
当FTL接收到所述写命令时进行逻辑地址到物理地址转换，并根据所述写命令将数据发送给NAND SLC缓存中；
待数据写入完成后NAND返回写数据完成标志，所述数据当前并未写入到TLC中；
待FTL触发Flush操作或者接收到主机发送的Flush命令时才会将数据写入到TLC中。
在其中一个实施例中，所述装置还包括读命令模块，所述读命令模块用于：
SSD控制器获取主机发送的读命令；
SSD控制器解析所述读命令并将所述读命令发送给FTL；
当FTL接收到所述读命令时进行逻辑地址到物理地址转换，若物理地址命中SLC区域则通知NAND准备好SLC区域的数据。
在其中一个实施例中，所述读命令模块还用于：
NAND将SLC区域的数据准备好并通知FTL；
FTL通知SSD控制器来获取数据，所述SSD控制器将SLC区域的数据从SLC传输到主机以完成读命令。
一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意一项方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，其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上述任意一项方法的步骤。
上述闪存缓存清空的实现方法、装置、计算机设备及存储介质通过在NAND中TLC区域预先加载预加载系统；SSD控制器获取主机发送Flush命令；SSD控制器解析所述Flush命令并将所述Flush命令发送给FTL；当FTL接收到所述Flush命令时，将NAND中TLC预设区域数据搬移到SLC区域中。本发明提出一种新的Flush思路，实现数据从TLC到SLC的搬移，将一部分数据搬移到SLC缓存中，可以应用于提升安装预加载系统的速度。
附图说明
图1为Flush方向是SLC到TLC的数据传输示意图；
图2为Flush方向是TLC到SLC的数据传输示意图；
图3为一个实施例中闪存缓存清空的实现方法的流程示意图；
图4为另一个实施例中闪存缓存清空的实现方法的流程示意图；
图5为再一个实施例中闪存缓存清空的实现方法的流程示意图；
图6为一个实施例中闪存缓存清空的实现装置的结构框图；
图7为另一个实施例中闪存缓存清空的实现装置的结构框图；
图8为再一个实施例中闪存缓存清空的实现装置的结构框图；
图9为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
目前，在实际使用过程中，由于SLC的容量是有限的，为了持续维持较高的写性能，固件会在SSD空闲时，进行Cache的Flush(清空)，将SLC Cache中的数据写到TLC中，并清空SLC Cache。当然，Flush操作也可以由主机发送命令主动完成这一操作。这里的Flush指的是SLC到TLC的数据搬移。
本发明提出一种新的Flush思路，实现数据从TLC到SLC的搬移，将一部分数据搬移到SLC Cache中，例如应用于提升安装preload(预加载)系统的速度。具体地，参考图1所示，在执行主机写操作时，Flush方向是SLC到TLC，参考图2所示，在执行主机读操作时，Flush方向是TLC到SLC。该方案利用了SLC的读写性能优于TLC的特点，通过Flush命令预先将部分数据从TLC搬移到SLC，变成热数据，从而提升系统读性能。
在一个实施例中，如图3所示，提供了一种闪存缓存清空的实现方法，该方法包括：
步骤302，在NAND中TLC区域预先加载预加载系统；
步骤304，SSD控制器获取主机发送Flush命令；
步骤306，SSD控制器解析Flush命令并将Flush命令发送给FTL；
步骤308，当FTL接收到Flush命令时，将NAND中TLC预设区域数据搬移到SLC区域中。
在本实施例中，提供了一种闪存缓存清空的实现方法，该方法利用了SLC的读写性能优于TLC的特点，通过Flush命令预先将部分数据从TLC搬移到SLC，变成热数据，从而提升系统读性能。
具体地，当电脑厂商在组装测试SSD过程中，通过会加载一个preload os(预加载系统)到NAND中，然后将预加载系统加载到主机端，在主机端进行各种测试。该场景步骤如下：
首先，电脑厂商在TLC某个固定区域预先烧录一个preload os(预加载系统)。然后，通过主机发送Flush命令，将这段TLC区域数据搬移到SLC中，此Flush方向为TLC到SLC。接着，SSD controller收到命令，解析Flush命令，并将命令请求发给FTL(闪存转换层)。待FTL收到命令后，将TLC预设区域数据搬移到SLC中。
在本实施例中，通过在NAND中TLC区域预先加载预加载系统；SSD控制器获取主机发送Flush命令；SSD控制器解析所述Flush命令并将所述Flush命令发送给FTL；当FTL接收到所述Flush命令时，将NAND中TLC预设区域数据搬移到SLC区域中。本方案提出一种新的Flush思路，实现数据从TLC到SLC的搬移，将一部分数据搬移到SLC缓存中，可以应用于提升安装预加载系统的速度。
在一个实施例中，如图4所示，提供了一种闪存缓存清空的实现方法，该方法在当FTL接收到Flush命令时，将NAND中TLC预设区域数据搬移到SLC区域中的步骤之后还包括：
步骤402，SSD控制器获取主机发送的读命令；
步骤404，SSD控制器解析读命令并将读命令发送给FTL；
步骤406，当FTL接收到读命令时进行逻辑地址到物理地址转换，若物理地址命中SLC区域则通知NAND准备好SLC区域的数据；
步骤408，NAND将SLC区域的数据准备好并通知FTL；
步骤410，FTL通知SSD控制器来获取数据，SSD控制器将SLC区域的数据从SLC传输到主机以完成读命令。
具体地，在当FTL接收到Flush命令时，将NAND中TLC预设区域数据搬移到SLC区域中的步骤之后还包括如下执行步骤：
首先，主机发送读命令，该命令的目的是读取preload os。然后，SSD Controller收到读命令，解析读命令，发送读命令给FTL。FTL收到读命令，将LBA(逻辑块地址)转换成物理块地址，发现正好命中SLC区域，通知NAND准备好SLC区域的数据。NAND将数据准备好，通知FTL。FTL通知SSD controller来取，SSD controller将数据从SLC传输到主机，命令完成。最后重复执行上述步骤，直到preload os全部读完。
在本实施例中，有效地提升了安装预加载系统的速度，提高了主机端在进行各项测试的测试效率。
在一个实施例中，如图5所示，提供了一种闪存缓存清空的实现方法，该方法包括：
步骤502，SSD控制器获取主机发送写命令；
步骤504，SSD控制器解析写命令并将写命令给FTL；
步骤506，当FTL接收到写命令时进行逻辑地址到物理地址转换，并根据写命令将数据发送给NAND SLC缓存中；
步骤508，待数据写入完成后NAND返回写数据完成标志，数据当前并未写入到TLC中；
步骤510，待FTL触发Flush操作或者接收到主机发送的Flush命令时才会将数据写入到TLC中。
在本实施例中，主机写操作时，Flush方向是SLC到TLC，步骤如下：
首先，主机发送写命令。然后，SSD controller收到命令，解析写命令，发送写命令给FTL。FTL收到写命令，进行逻辑地址-物理地址转换，并将数据发送给NAND SLC Cache。接着，数据写入到NAND中，NAND发送写数据完成标志。最后，命令完成，此时数据并未真正写入到TLC中，待FTL触发Flush操作或者主机发送Flush命令才会真正写入到TLC中。
应该理解的是，虽然图1-5的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1-5中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图6所示，提供了一种闪存缓存清空的实现装置600，该装置包括：
预加载模块601，所述预加载模块用于在NAND中TLC区域预先加载预加载系统；
命令获取模块602，所述命令获取模块用于SSD控制器获取主机发送Flush命令；
解析发送模块603，所述解析发送模块用于SSD控制器解析所述Flush命令并将所述Flush命令发送给FTL；
数据搬移模块604，所述数据搬移模块用于当FTL接收到所述Flush命令时，将NAND中TLC预设区域数据搬移到SLC区域中。
在一个实施例中，如图7所示，提供了一种闪存缓存清空的实现装置600，该装置还包括写命令模块605，所述写命令模块用于：
SSD控制器获取主机发送写命令；
SSD控制器解析所述写命令并将所述写命令给FTL；
当FTL接收到所述写命令时进行逻辑地址到物理地址转换，并根据所述写命令将数据发送给NAND SLC缓存中；
待数据写入完成后NAND返回写数据完成标志，所述数据当前并未写入到TLC中；
待FTL触发Flush操作或者接收到主机发送的Flush命令时才会将数据写入到TLC中。
在一个实施例中，如图8所示，提供了一种闪存缓存清空的实现装置600，该装置还包括读命令模块606，所述读命令模块用于：
SSD控制器获取主机发送的读命令；
SSD控制器解析所述读命令并将所述读命令发送给FTL；
当FTL接收到所述读命令时进行逻辑地址到物理地址转换，若物理地址命中SLC区域则通知NAND准备好SLC区域的数据。
在一个实施例中，读命令模块606还用于：
NAND将SLC区域的数据准备好并通知FTL；
FTL通知SSD控制器来获取数据，所述SSD控制器将SLC区域的数据从SLC传输到主机以完成读命令。
关于闪存缓存清空的实现装置的具体限定可以参见上文中对于闪存缓存清空的实现方法的限定，在此不再赘述。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，其内部结构图可以如图7所示。该计算机设备包括通过装置总线连接的处理器、存储器以及网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作装置、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作装置和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种闪存缓存清空的实现方法。
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的限定，具体的计算机设备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。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可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以上各个方法实施例中的步骤。
在一个实施例中，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以上各个方法实施例中的步骤。
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，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种闪存缓存清空的实现方法，其特征在于，所述方法包括：
在NAND中TLC区域预先加载预加载系统；
SSD控制器获取主机发送Flush命令；
SSD控制器解析所述Flush命令并将所述Flush命令发送给FTL；
当FTL接收到所述Flush命令时，将NAND中TLC预设区域数据搬移到SLC区域中。
2.根据权利要求1所述的闪存缓存清空的实现方法，其特征在于，所述方法还包括：
SSD控制器获取主机发送写命令；
SSD控制器解析所述写命令并将所述写命令给FTL；
当FTL接收到所述写命令时进行逻辑地址到物理地址转换，并根据所述写命令将数据发送给NAND SLC缓存中；
待数据写入完成后NAND返回写数据完成标志，所述数据当前并未写入到TLC中；
待FTL触发Flush操作或者接收到主机发送的Flush命令时才会将数据写入到TLC中。
3.根据权利要求2所述的闪存缓存清空的实现方法，其特征在于，所述方法还包括：
SSD控制器获取主机发送的读命令；
SSD控制器解析所述读命令并将所述读命令发送给FTL；
当FTL接收到所述读命令时进行逻辑地址到物理地址转换，若物理地址命中SLC区域则通知NAND准备好SLC区域的数据。
4.根据权利要求3所述的闪存缓存清空的实现方法，其特征在于，在所述当FTL接收到所述读命令时进行逻辑地址到物理地址转换，若物理地址命中SLC区域则通知NAND准备好SLC区域的数据的步骤之后还包括：
NAND将SLC区域的数据准备好并通知FTL；
FTL通知SSD控制器来获取数据，所述SSD控制器将SLC区域的数据从SLC传输到主机以完成读命令。
5.一种闪存缓存清空的实现装置，其特征在于，所述装置包括：
预加载模块，所述预加载模块用于在NAND中TLC区域预先加载预加载系统；
命令获取模块，所述命令获取模块用于SSD控制器获取主机发送Flush命令；
解析发送模块，所述解析发送模块用于SSD控制器解析所述Flush命令并将所述Flush命令发送给FTL；
数据搬移模块，所述数据搬移模块用于当FTL接收到所述Flush命令时，将NAND中TLC预设区域数据搬移到SLC区域中。
6.根据权利要求5所述的闪存缓存清空的实现装置，其特征在于，所述装置还包括写命令模块，所述写命令模块用于：
SSD控制器获取主机发送写命令；
SSD控制器解析所述写命令并将所述写命令给FTL；
当FTL接收到所述写命令时进行逻辑地址到物理地址转换，并根据所述写命令将数据发送给NAND SLC缓存中；
待数据写入完成后NAND返回写数据完成标志，所述数据当前并未写入到TLC中；
待FTL触发Flush操作或者接收到主机发送的Flush命令时才会将数据写入到TLC中。
7.根据权利要求6所述的闪存缓存清空的实现装置，其特征在于，所述装置还包括读命令模块，所述读命令模块用于：
SSD控制器获取主机发送的读命令；
SSD控制器解析所述读命令并将所述读命令发送给FTL；
当FTL接收到所述读命令时进行逻辑地址到物理地址转换，若物理地址命中SLC区域则通知NAND准备好SLC区域的数据。
8.根据权利要求7所述的闪存缓存清空的实现装置，其特征在于，所述读命令模块还用于：
NAND将SLC区域的数据准备好并通知FTL；
FTL通知SSD控制器来获取数据，所述SSD控制器将SLC区域的数据从SLC传输到主机以完成读命令。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至4中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，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至4中任一项所述的方法的步骤。
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