CN114201331B - 固态硬盘的指令冲突检测方法、装置、设备和存储介质 - Google Patents

固态硬盘的指令冲突检测方法、装置、设备和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种固态硬盘的指令冲突检测方法、装置、设备和存储介质，方法包括：当接收到写指令时，将数据写入对应的块；当接收到trim指令时，获取当前正在被写入数据的块的序列号，作为第一序列号，并根据L2P表，获取被禁用删除的物理区域对应块的序列号，作为第二序列号；若第一序列号大于第二序列号，则将被禁用删除的物理区域标记为取消映射。本发明可解决trim指令和write指令互相阻塞的问题。

Description

固态硬盘的指令冲突检测方法、装置、设备和存储介质
技术领域
本发明涉及固态硬盘技术领域，尤其涉及一种固态硬盘的指令冲突检测方法、装置、设备和存储介质。
背景技术
目前在DRAMless SSD固件实现中，主机下发的write指令（写指令）和trim指令（也叫Disable Delete Notify，禁用删除通知）如果涉及到相同存储区域，就需要固件来保证主机下发的命令严格保序，否则会出现数据不一致的问题。为实现保序，主流固件厂商一般是在trim和write流程中采用加锁保护以及双向冲突检测的方法，即在执行write指令时，先进行加锁保护，然后进行与trim指令的冲突检测，检测完后，若无冲突再进行刷盘；同理，在执行trim指令时，先进行加锁保护，然后进行与write指令的冲突检测，检测完后，若无冲突再进行刷盘。该方法一旦检测到冲突还需要阻塞当前命令，一直待前面命令结束才能重新开始。在主机频繁下发trim指令和write指令的场景下，固件需要反复进行冲突检测并互相阻塞，这种做法延迟太大从而影响整个系统性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种固态硬盘的指令冲突检测方法、装置、设备和存储介质，可解决trim指令和write指令互相阻塞的问题。
第一方面，本发明提供了一种固态硬盘的指令冲突检测方法，包括：
当接收到写指令时，将数据写入对应的块；
当接收到trim指令时，获取当前正在被写入数据的块的序列号，作为第一序列号，并根据L2P表，获取被禁用删除的物理区域对应块的序列号，作为第二序列号；
若所述第一序列号大于所述第二序列号，则将被禁用删除的物理区域标记为取消映射。
第二方面，本发明还提供了一种固态硬盘的指令冲突检测装置，包括：
写入模块，用于当接收到写指令时，将数据写入对应的块；
第一获取模块，用于当接收到trim指令时，获取当前正在被写入数据的块的序列号，作为第一序列号，并根据L2P表，获取被禁用删除的物理区域对应块的序列号，作为第二序列号；
第一标记模块，用于若所述第一序列号大于所述第二序列号，则将被禁用删除的物理区域标记为取消映射。
第三方面，本发明还提供了一种电子设备，所述电子设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如第一方面提供的固态硬盘的指令冲突检测方法。
第四方面，本发明还提供了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如第一方面提供的固态硬盘的指令冲突检测方法。
本发明的有益效果在于：仅在接收到trim指令时，通过比较当前正在被写入数据的块的序列号和L2P表中被trim物理区域对应块的序列号，判断出trim指令和write指令的先后顺序即可，在接收到write指令时，不需要对trim进行冲突检测，不需要互相阻塞，从而可以大大优化write-trim冲突检测方法的复杂度，并解决trim和write之间相互阻塞的问题，进而提高系统性能。
附图说明
图1为本发明提供的一种固态硬盘的指令冲突检测方法的流程图；
图2为本发明提供的一种固态硬盘的指令冲突检测装置的结构示意图；
图3为本发明提供的一种电子设备的结构示意图；
图4为本发明实施例一的一种固态硬盘的指令冲突检测方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子计算机程序等等。
此外，术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种方向、动作、步骤或元件等，但这些方向、动作、步骤或元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个方向、动作、步骤或元件与另一个方向、动作、步骤或元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一信息为第二信息，且类似地，可将第二信息称为第一信息。第一信息和第二信息两者都是信息，但其不是同一信息。术语“第一”、“第二”等而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
如图1所示，一种固态硬盘的指令冲突检测方法，包括：
S101：当接收到写指令时，将数据写入对应的块；
S102：当接收到trim指令时，获取当前正在被写入数据的块的序列号，作为第一序列号，并根据L2P表，获取被禁用删除的物理区域对应块的序列号，作为第二序列号；
S103：若所述第一序列号大于所述第二序列号，则将被禁用删除的物理区域标记为取消映射。
write不需要对trim做冲突检测、不需要等待trim结束即可刷盘，trim即使需要做冲突检测，也不需等待write结束即可刷盘，并且，同一物理区域如果先被trim再被write，则trim操作可直接省略，减少对L2P表的操作。
在一个可选的实施例中，所述方法还包括：
若所述第一序列号小于所述第二序列号，则忽略所述trim指令。
如果当前正在被写入数据的块的序列号小于L2P表中被trim物理区域对应块的序列号，则表示该物理区域在被主机trim后又被写入有效数据，因此固件不需要对该trim指令进行任何操作。
在一个可选的实施例中，所述方法还包括：
若所述第一序列号等于所述第二序列号，则获取当前正在被写入数据的块的指针值，作为第一指针值，并根据L2P表，获取被禁用删除的物理区域对应的块的指针值，作为第二指针值；
若所述第一指针值大于或等于所述第二指针值，则将被禁用删除的物理区域标记为取消映射。
如果当前正在被写入数据的块的序列号与L2P表中被trim物理区域对应块的序列号相同，则进一步地将当前正在被写入数据的块的指针值和L2P表中被trim物理区域对应块的指针值进行比较，确定trim指令和write指令的先后顺序。如果当前正在被写入数据的块的指针值大于或等于L2P表中被trim物理区域对应块的指针值，则表示该物理区域之前被写入的有效数据又被主机trim掉，此时需要标记该物理区域逻辑地址映射为unmap。
在一个可选的实施例中，所述方法还包括：
若所述第一指针值小于所述第二指针值，则忽略所述trim指令。
如果当前正在被写入数据的块的指针值小于L2P表中被trim物理区域对应块的指针值，则表示该物理区域在被主机trim后又被写入有效数据，因此固件不需要对该trim指令进行任何操作。
如图2所示，本发明还提供了一种固态硬盘的指令冲突检测装置，包括：
写入模块201，用于当接收到写指令时，将数据写入对应的块；
第一获取模块202，用于当接收到trim指令时，获取当前正在被写入数据的块的序列号，作为第一序列号，并根据L2P表，获取被禁用删除的物理区域对应块的序列号，作为第二序列号；
第一标记模块203，用于若所述第一序列号大于所述第二序列号，则将被禁用删除的物理区域标记为取消映射。
如图3所示，本发明还提供了一种电子设备，所述电子设备包括：
一个或多个处理器301；
存储装置302，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器301执行，使得所述一个或多个处理器301实现如上所述的固态硬盘的指令冲突检测方法。
本发明还提供了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如上所述的固态硬盘的指令冲突检测方法。
实施例一
请参照图4，本发明的实施例一为：一种固态硬盘（Solid State Disk，SSD）的指令冲突检测方法，可应用于对write指令（写指令）和trim指令的冲突检测，简化现有的write-trim冲突检测算法的复杂度，并解决write指令和trim指令互相阻塞的问题。
如图4所示，包括如下步骤：
S401：当接收到写指令时，将数据写入对应的块。
本实施例中，SSD固件在执行write指令的流程中完全不用对trim指令进行任何检测及处理，直接进行刷盘操作。
S402：当接收到trim指令时，获取当前正在被写入数据的块的序列号以及指针值，作为第一序列号和第一指针值。
本实施例中，SSD固件在接收到主机下发的trim指令时，记录当前Write block的两个信息，分别为block serial number（块的序列号，简称为SN）和block内部page（页）的计数。
其中，block的序列号SN表示该block被分配的先后顺序。例如，第一个被分配的block的SN为1，第二个被分配的block的SN为2，以此类推。
block内部page的计数表示该block被分配出去的page的个数。block内部被操作顺序都有一个指针（ptr）来表示，该指针ptr与序列号SN的作用一样，例如，假设该block中已经有4个page被分配出去，即有4笔数据写入该block，则ptr=4，若再写入32笔数据，则ptr=36。该指针一般用来判断当前block是否被写完，以及所有的写操作是否都完成。
S403：根据L2P表（Logical to Pysical，逻辑物理映射表），获取被禁用删除的物理区域对应块的序列号以及指针值，作为第二序列号和第二指针值。即获取被trim物理区域对应block的序列号和指针值。
S404：判断第一序列号是否大于第二序列号，若是，则执行步骤S405，若否，则执行步骤S406。
S405：将被禁用删除的物理区域标记为取消映射。
如果当前正在被写入数据的块的序列号大于L2P表中被trim物理区域对应块的序列号，则表示该物理区域之前被写入的有效数据又被主机trim掉，此时需要标记该物理区域逻辑地址映射为unmap。
S406：判断第一序列号是否小于第二序列号，若是，则执行步骤S407，若否，则表示第一序列号与第二序列号相同，执行步骤S408。
S407：忽略所述trim指令。
如果当前正在被写入数据的块的序列号小于L2P表中被trim物理区域对应块的序列号，则表示该物理区域在被主机trim后又被写入有效数据，相当于主机用最新有效数据覆盖了之前旧数据，此时也没有任何意义去判断这些老旧数据是否被trim了，因此固件不需要对该trim指令进行任何操作。
S408：判断第一指针值是否大于或等于第二指针值，若是，则表示该物理区域之前被写入的有效数据又被主机trim掉，此时需要标记该物理区域逻辑地址映射为unmap，即执行步骤S405，若否，则表示第一指针值小于第二指针值，该物理区域在被主机trim后又被写入有效数据，此时不需要对该trim指令进行任何操作，即执行步骤S407。
本实施例不对步骤401和步骤402-408之间的顺序进行限定。
本实施例仅在接收到trim指令时，通过比较当前正在被写入数据的块的序列号和L2P表中被trim物理区域对应块的序列号，以及当前正在被写入数据的块的指针值和L2P表中被trim物理区域对应块的指针值，判断出trim指令和write指令的先后顺序即可，在接收到write指令时，不需要对trim进行冲突检测，不需要互相阻塞；即write不需要对trim做冲突检测、不需要等待trim结束即可刷盘，trim即使需要做冲突检测，也不需等待write结束即可刷盘，并且，同一物理区域如果先被trim再被write，则trim操作可直接省略，减少对L2P表的操作。因此，本实施例不仅可以大大优化冲突检测方法的复杂度，还可以解决trim和write之间相互阻塞的问题，从而提高系统性能。
实施例二
请参照图2，本发明的实施例二为：一种固态硬盘的指令冲突检测装置，可执行本发明实施例一所提供的固态硬盘的指令冲突检测方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。该装置可以由软件/或硬件实现，具体包括：
写入模块201，用于当接收到写指令时，将数据写入对应的块；
第一获取模块202，用于当接收到trim指令时，获取当前正在被写入数据的块的序列号，作为第一序列号，并根据L2P表，获取被禁用删除的物理区域对应块的序列号，作为第二序列号；
第一标记模块203，用于若所述第一序列号大于所述第二序列号，则将被禁用删除的物理区域标记为取消映射。
在一个可选的实施方式中，所述固态硬盘的指令冲突检测装置还包括：
第一忽略模块，用于若所述第一序列号小于所述第二序列号，则忽略所述trim指令。
在一个可选的实施方式中，所述固态硬盘的指令冲突检测装置还包括：
第二获取模块，用于若所述第一序列号等于所述第二序列号，则获取当前正在被写入数据的块的指针值，作为第一指针值，并根据L2P表，获取被禁用删除的物理区域对应的块的指针值，作为第二指针值；
第二标记模块，用于若所述第一指针值大于或等于所述第二指针值，则将被禁用删除的物理区域标记为取消映射。
在一个可选的实施方式中，所述固态硬盘的指令冲突检测装置还包括：
第二忽略模块，用于若所述第一指针值小于所述第二指针值，则忽略所述trim指令。
实施例三
请参照图3，本发明的实施例三为：一种电子设备，所述电子设备包括：
一个或多个处理器301；
存储装置302，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器301执行，使得所述一个或多个处理器301实现如上所述的固态硬盘的指令冲突检测方法实施例中的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
实施例四
本发明的实施例四提供了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如上所述的固态硬盘的指令冲突检测方法实施例中的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
综上所述，本发明提供的一种固态硬盘的指令冲突检测方法、装置、设备和存储介质，仅在接收到trim指令时，通过比较当前正在被写入数据的块的序列号和L2P表中被trim物理区域对应块的序列号，以及当前正在被写入数据的块的指针值和L2P表中被trim物理区域对应块的指针值，判断出trim指令和write指令的先后顺序即可，在接收到write指令时，不需要对trim进行冲突检测，不需要互相阻塞，不仅可以大大优化冲突检测方法的复杂度，还可以解决trim和write之间相互阻塞的问题，从而提高系统性能。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。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可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器（Read-Only Memory，ROM）、随机存取存储器（RandomAccess Memory，RAM）、闪存（FLASH）、硬盘或光盘等，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，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述的方法。
值得注意的是，上述装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种固态硬盘的指令冲突检测方法，其特征在于，包括：
当接收到写指令时，将数据写入对应的块；
当接收到trim指令时，获取当前正在被写入数据的块的序列号，作为第一序列号，并根据L2P表，获取被禁用删除的物理区域对应块的序列号，作为第二序列号；
若所述第一序列号大于所述第二序列号，则将被禁用删除的物理区域标记为取消映射；
所述方法还包括：
若所述第一序列号小于所述第二序列号，则忽略所述trim指令；
所述方法还包括：
若所述第一序列号等于所述第二序列号，则获取当前正在被写入数据的块的指针值，作为第一指针值，并根据L2P表，获取被禁用删除的物理区域对应的块的指针值，作为第二指针值；
若所述第一指针值大于或等于所述第二指针值，则将被禁用删除的物理区域标记为取消映射。
2.根据权利要求1所述的固态硬盘的指令冲突检测方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述第一指针值小于所述第二指针值，则忽略所述trim指令。
3.一种固态硬盘的指令冲突检测装置，其特征在于，包括：
写入模块，用于当接收到写指令时，将数据写入对应的块；
第一获取模块，用于当接收到trim指令时，获取当前正在被写入数据的块的序列号，作为第一序列号，并根据L2P表，获取被禁用删除的物理区域对应块的序列号，作为第二序列号；
第一标记模块，用于若所述第一序列号大于所述第二序列号，则将被禁用删除的物理区域标记为取消映射；
第一忽略模块，用于若所述第一序列号小于所述第二序列号，则忽略所述trim指令；
第二获取模块，用于若所述第一序列号等于所述第二序列号，则获取当前正在被写入数据的块的指针值，作为第一指针值，并根据L2P表，获取被禁用删除的物理区域对应的块的指针值，作为第二指针值；
第二标记模块，用于若所述第一指针值大于或等于所述第二指针值，则将被禁用删除的物理区域标记为取消映射。
4.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-2中任一所述的固态硬盘的指令冲突检测方法。
5.一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如权利要求1-2任一项所述的固态硬盘的指令冲突检测方法的步骤。
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