CN114327277A - 垃圾回收的异常处理方法、装置、计算机设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种垃圾回收的异常处理方法、装置、计算机设备及存储介质。方法应用于固态硬盘,固态硬盘中预存有物理区块对应的第一映射表和第二映射表,第二映射表包括子表位图和按照预设划分规则划分为预设大小的至少两个第二映射子表,方法包括:在预设条件下,加载物理区块对应的全部第一映射表和全部子表位图;当读取到第一映射表的第一不可纠回错误时,加载第一映射表对应的物理区块地址;当读取到物理区块地址的第二不可纠回错误时,根据子表位图判断物理区块地址是否在第二映射表上;若在第二映射表上,则根据预设策略处理物理区块地址。本申请实施例提供的垃圾回收的异常处理方法,能够加速查找不可纠回错误的物理区块地址。
Description
技术领域
本申请涉及固态硬盘技术领域,尤其涉及垃圾回收的异常处理方法、装置、计算机设备及存储介质。
背景技术
目前,主要采用L2P(Logical to Physical,逻辑地址到物理地址的映射)和P2L(Physical to Logical,物理地址到逻辑地址的映射)来做垃圾回收(GarbageCollection,GC)。如果某张P2L表读取到不能纠回的错误(Uncorrectable,UNC),且这张P2L所覆盖的某个物理区块地址(physical block address,PBA)也读取到不能纠回的错误时,需要搜索整张L2P表来查找这个不能纠回的错误的物理区块地址。随着固态硬盘(SolidState Disk或Solid State Drive,简称SSD)的容量越来越大,L2P表也越来越大,搜索整张L2P表的时间比较长,影响垃圾回收释放物理区块(physical block,PB)的速度和主机(host)的处理速度。因此,如何加速查找不可纠回错误的物理区块地址是现在亟需解决的技术问题。
发明内容
本申请的目的之一在于提供一种垃圾回收的异常处理方法、装置、计算机设备及存储介质,以解决如何加速查找不可纠回错误的物理区块地址的问题。
第一方面,本申请实施例提供一种垃圾回收的异常处理方法,应用于固态硬盘,所述固态硬盘中预存有物理区块对应的第一映射表和第二映射表,所述第一映射表为物理地址到逻辑地址的映射表,所述第二映射表为逻辑地址到物理地址的映射表,所述第二映射表包括子表位图和按照预设划分规则划分为预设大小的至少两个第二映射子表,所述子表位图用于记录所述物理区块上的数据在所述第二映射子表的位置,所述方法包括:
在预设条件下,加载所述物理区块对应的全部第一映射表和全部所述子表位图;
当读取到所述第一映射表的第一不可纠回错误时,加载所述第一映射表对应的物理区块地址;
当读取到所述物理区块地址的第二不可纠回错误时,根据所述子表位图判断所述物理区块地址是否在所述第二映射表上;
若在所述第二映射表上,则根据预设策略处理所述物理区块地址。
在一种可选的实施方式中,所述根据预设策略处理所述物理区块地址,包括:
将所述物理区块地址中的数据搬移至目标物理区块;
根据所述第一映射表,将所述物理区块地址对应的逻辑分配地址写入备用区,并为所述备用区的所述逻辑分配地址设置无效标识。
在一种可选的实施方式中,所述将所述物理区块地址对应的逻辑分配地址写入备用区,并为所述备用区的所述逻辑分配地址设置无效标识之后,还包括:
读取所述物理区块地址时,若读取到所述无效标识,显示错误信息。
在一种可选的实施方式中,所述在预设条件下,加载所述物理区块对应的全部第一映射表和全部所述子表位图之前,还包括:
当所述物理区块写满时,将所述子表位图写入单阶存储单元闪存物理区块。
在一种可选的实施方式中,所述在预设条件下,加载所述物理区块对应的全部第一映射表和全部所述子表位图之前,还包括:
创建物理区块,并清空第一映射表的缓存区;
将物理分配地址写入所述物理区块,并将对应的逻辑分配地址写入所述第一映射表的缓存区;
若检测到所述第一映射表的缓存区已满或所述物理区块已满,将所述第一映射表写入单阶存储单元闪存物理区块。
在一种可选的实施方式中,所述预设条件包括所述固态硬盘的物理页的错误数量超过预设错误阈值和/或所述固态硬盘的无效数据超过无效数据阈值。
第二方面,本申请实施例提供一种垃圾回收的异常处理装置,应用于固态硬盘,所述固态硬盘中预存有物理区块对应的第一映射表和第二映射表,所述第一映射表为物理地址到逻辑地址的映射表,所述第二映射表为逻辑地址到物理地址的映射表,所述第二映射表包括子表位图和按照预设划分规则划分为预设大小的至少两个第二映射子表,所述子表位图用于记录所述物理区块上的数据在所述第二映射子表的位置,所述装置包括:
子表位图加载模块,用于在预设条件下,加载所述物理区块对应的全部第一映射表和全部所述子表位图;
物理区块地址加载模块,用于当读取到所述第一映射表的第一不可纠回错误时,加载所述第一映射表对应的物理区块地址;
判断模块,用于当读取到所述物理区块地址的第二不可纠回错误时,根据所述子表位图判断所述物理区块地址是否在所述第二映射表上;
处理模块,用于若在所述第二映射表上,则根据预设策略处理所述物理区块地址。
第三方面,提供一种计算机设备,所述计算机设备包括存储器及处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述计算机程序在所述处理器执行时,实现第一方面所述的垃圾回收的异常处理方法。
第四方面,提供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,实现如第一方面所述的垃圾回收的异常处理方法。
本申请实施例提供的垃圾回收的异常处理方法、装置、计算机设备及存储介质。所述方法应用于固态硬盘,包括:在预设条件下,加载所述物理区块对应的全部第一映射表和全部所述子表位图;当读取到所述第一映射表的第一不可纠回错误时,加载所述第一映射表对应的物理区块地址;当读取到所述物理区块地址的第二不可纠回错误时,根据所述子表位图判断所述物理区块地址是否在所述第二映射表上;若在所述第二映射表上,则根据预设策略处理所述物理区块地址。当读取到物理区块地址的第二不可纠回错误时,根据子表位图查找物理区块地址在第二映射表的位置,相对于现有技术中通过搜索整张第二映射表查找物理区块地址在第二映射表的位置,能够加速查找不可纠回错误的物理区块地址。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本申请的某些实施例,因此不应被看作是对本申请保护范围的限定。在各个附图中,类似的构成部分采用类似的编号。
图1示出了本申请实施例提供的一种垃圾回收的异常处理方法的步骤流程示意框图;
图2示出了本申请实施例提供的一种垃圾回收的异常处理装置的结构示意框图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。
通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围,而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
在下文中,可在本申请的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合,并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
除非另有限定,否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本申请的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义,除非在本申请的各种实施例中被清楚地限定。
实施例1
请参照图1,图1示出了本申请实施例提供的一种垃圾回收的异常处理方法的步骤流程示意框图。
如图1所示,本申请实施例提供的一种垃圾回收的异常处理方法,可以应用于固态硬盘,所述固态硬盘中预存有物理区块对应的第一映射表和第二映射表,所述第一映射表为物理地址到逻辑地址的映射表,所述第二映射表为逻辑地址到物理地址的映射表,所述第二映射表包括子表位图和按照预设划分规则划分为预设大小的至少两个第二映射子表,所述子表位图用于记录所述物理区块上的数据在所述第二映射子表的位置,包括S110至S140。
S110:在预设条件下,加载所述物理区块对应的全部第一映射表和全部所述子表位图。
在本实施例中,物理区块(Physical Block,PB)为记录介质上的存储数据的物理区域。第一映射表(Physical to Logical,P2L表)为物理地址到逻辑地址的映射表,主要存储的内容是物理地址到逻辑地址的映射信息。第二映射表(Logical to Physical,L2P表)为逻辑地址到物理地址的映射表,主要存储的内容是逻辑地址到物理地址的映射信息。
进一步地,第二映射表包括按照预设划分规则将所述第二映射表划分为预设大小的至少两个第二映射子表和子表位图。预设划分规则和预设大小可以根据实际需要设定,在此不作限定。所述子表位图中的每个位(Bit)代表一个第二映射子表。示例性地,按照预设划分规则将第二映射表划分成预设大小为64KB的至少两个第二映射子表。所述子表位图用于记录所述物理上的数据在所述第二映射子表的位置,为后续加速查找不可纠回错误的物理区块地址提供基础。
更进一步地,所述预设条件包括所述固态硬盘的物理页的错误数量超过预设错误阈值和/或所述固态硬盘的无效数据超过无效数据阈值。
具体地,所述物理区块包括多个物理页,所述固态硬盘检测到自身的物理页的错误数量大于预设错误阈值,即超出纠错码(Error Correction Code,ECC)的纠错能力范围,和/或,自身的无效数据大于无效数据阈值时,会进行垃圾回收。其中,无效数据可以是存储设备自身生成的数据,也可以是用户设置的数据,无效数据只是为了填充指定类型物理区块给出的数据,并不是用户的有效数据,用户并不需要关注无效数据,对此无效数据的内容不做限制,可以根据经验选择。无效数据可以为指定大小,如无效数据可以为一页,能够填充指定类型物理区块的一个空闲页。
在一种可选的实施方式中,所述在预设条件下,加载所述物理区块对应的全部第一映射表和全部所述子表位图之前,还包括:
当所述物理区块写满时,将所述子表位图写入单阶存储单元闪存物理区块。
具体地,当所述物理区块在进行数据写入时,会更新对应的第二映射子表的子表位图。当所述物理区块写满时,将所述子表位图写入单阶存储单元闪存(single-levelcell,SLC)物理区块。
在一种可选的实施方式中,所述在预设条件下,加载所述物理区块对应的全部第一映射表和全部所述子表位图之前,还包括:
创建物理区块,并清空第一映射表的缓存区;
将物理分配地址写入所述物理区块,并将对应的逻辑分配地址写入所述第一映射表的缓存区;
若检测到所述第一映射表的缓存区已满或所述物理区块已满,将所述第一映射表写入单阶存储单元闪存物理区块。
具体地,当所述固态硬盘中的可用的物理区块数量不足时,创建物理区块,并在RAM(Read Only Memory,只读存储器)或者DRAM(Dynamic Random Aess Memory,动态随机存储器)中分配一块32B的缓存(buffer)作为第一映射表,即,第一映射表的缓存区。当所述物理区块第一次有数据写入时,将物理分配地址(Physical Allocation Address,PAA)写入所述物理区块,并将所述物理分配地址对应的逻辑分配地址写入所述第一映射表的缓存区。若所述固态硬盘检测到所述第一映射表的缓存区已满或所述物理区块已满,将所述第一映射表写入单阶存储单元闪存物理区块。其中,所述物理分配地址为物理地址中存储的闪存地址。
S120:当读取到所述第一映射表的第一不可纠回错误时,加载所述第一映射表对应的物理区块地址。
在本实施例中,物理区块地址(Physical Block Address,PBA)为某个物理区块的地址或者某个地址上所指向的物理区块。
S130:当读取到所述物理区块地址的第二不可纠回错误时,根据所述子表位图判断所述物理区块地址是否在所述第二映射表上。
在本实施例中,根据所述子表位图判断所述物理区块地址是否在所述第二映射表上是指,直接搜索所述物理区块地址是否在所述子表位图中,若在所述子表位图中,则确定所述物理区块地址在所述第二映射子表上,即所述物理区块地址在所述第二映射表上;若不在所述子表位图中,则确定所述物理区块地址不在所述第二映射子表上,即所述物理区块地址不在所述第二映射表上。
S140:若在所述第二映射表上,则根据预设策略处理所述物理区块地址。
在本实施例中,若所述物理区块地址在所述第二映射表上,则说明所述物理区块地址有效,根据预设策略处理所述物理区块地址;若所述物理区块地址不在所述第二映射表上,则说明所述物理区块地址无效,不进行处理。
垃圾回收的异常处理过程中,更新第二映射表时,垃圾回收模块与交叉读写等模块之间互相等待,不同模块之间会发生冲突。在一种可选的实施方式中,所述根据预设策略处理所述物理区块地址,包括:
将所述物理区块地址中的数据搬移至目标物理区块;
根据所述第一映射表,将所述物理区块地址对应的逻辑分配地址写入备用区,并为所述备用区的所述逻辑分配地址设置无效标识。
具体地,在确定所述物理区块地址有效后,将所述物理区块地址中的数据搬移至目标物理区块。根据第一映射表,查找所述物理区块地址对应的逻辑分配地址,将所述逻辑分配地址写入备用区(spare区),并为所述备用区的所述逻辑分配地址设置无效标识(invalid flag)。其中,所述逻辑分配地址为逻辑地址中存储的闪存(flash)地址,备用区用于储存用于存储元数据,如逻辑区块地址(Logical Block Address,LBA)等信息,元数据为描述数据的数据,逻辑区块地址为某个逻辑区块的地址或者某个地址上所指向的逻辑区块。
可以理解的是,物理区块地址在所述第二映射表上时,不直接将所述第二映射表中所述物理区块地址对应的逻辑分配地址的数据修改为不可纠回的错误,而是将所述逻辑分配地址写入备用区(spare区),并为所述备用区的所述逻辑分配地址设置无效标识,避免了不同模块之间发生冲突。
值得注意的是,在备用区中,只有不能纠回的错误的物理地址对应的逻辑分配地址上会设置无效标识,其他的元数据如逻辑区块地址不会设置无效标识。
在一种可选的实施方式中,所述将所述物理区块地址对应的逻辑分配地址写入备用区,并为所述备用区的所述逻辑分配地址设置无效标识之后,还包括:
读取所述物理区块地址时,若读取到所述无效标识,显示错误信息。
具体地,所述固态硬盘读取所述物理区块地址时,若读取到所述无效标识,显示“media error”的错误信息。可以理解的是,错误信息可以根据实际情况设定,在此不作限定。
本申请实施例提供的一种垃圾回收的异常处理方法,应用于固态硬盘,包括:在预设条件下,加载所述物理区块对应的全部第一映射表和全部所述子表位图;当读取到所述第一映射表的第一不可纠回错误时,加载所述第一映射表对应的物理区块地址;当读取到所述物理区块地址的第二不可纠回错误时,根据所述子表位图判断所述物理区块地址是否在所述第二映射表上;若在所述第二映射表上,则根据预设策略处理所述物理区块地址。当读取到物理区块地址的第二不可纠回错误时,根据子表位图查找物理区块地址在第二映射表的位置,相对于现有技术中通过搜索整张第二映射表查找物理区块地址在第二映射表的位置,能够加速查找不可纠回错误的物理区块地址。
实施例2
请参照图2,图2示出了本申请实施例提供的一种垃圾回收的异常处理装置的结构示意框图。所述垃圾回收的异常处理装置500应用于固态硬盘,所述固态硬盘中预存有物理区块对应的第一映射表和第二映射表,所述第一映射表为物理地址到逻辑地址的映射表,所述第二映射表为逻辑地址到物理地址的映射表,所述第二映射表包括子表位图和按照预设划分规则划分为预设大小的至少两个第二映射子表,所述子表位图用于记录所述物理区块上的数据在所述第二映射子表的位置,所述垃圾回收的异常处理装置500包括子表位图加载模块510、物理区块地址加载模块520、判断模块530及处理模块540。
其中,所述子表位图加载模块510,用于在预设条件下,加载所述物理区块对应的全部第一映射表和全部所述子表位图;
所述物理区块地址加载模块520,用于当读取到所述第一映射表的第一不可纠回错误时,加载所述第一映射表对应的物理区块地址;
所述判断模块530,用于当读取到所述物理区块地址的第二不可纠回错误时,根据所述子表位图判断所述物理区块地址是否在所述第二映射表上;
所述处理模块540,用于若在所述第二映射表上,则根据预设策略处理所述物理区块地址。
可选地,所述处理模块540,包括:
搬移子模块,用于将所述物理区块地址中的数据搬移至目标物理区块;
设置子模块,用于根据所述第一映射表,将所述物理区块地址对应的逻辑分配地址写入备用区,并为所述备用区的所述逻辑分配地址设置无效标识。
上述装置用于执行实施例1提供的方法,其实现原理和技术效果类似,在此不再赘述。
本申请实施例还公开了一种计算机设备,所述计算机设备包括存储器及处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述计算机程序在所述处理器执行时,实现如实施例1所述的垃圾回收的异常处理方法。
本申请实施例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,实现如实施例1所述的垃圾回收的异常处理方法。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的装置和方法,也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,附图中的流程图和结构图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上,流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分,所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意,在作为替换的实现方式中,方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如,两个连续的方框实际上可以基本并行地执行,它们有时也可以按相反的顺序执行,这依所涉及的功能而定。也要注意的是,结构图和/或流程图中的每个方框、以及结构图和/或流程图中的方框的组合,可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现,或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外,在本申请各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分,也可以是各个模块单独存在,也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请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(可以是智能手机、个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种垃圾回收的异常处理方法,其特征在于,应用于固态硬盘,所述固态硬盘中预存有物理区块对应的第一映射表和第二映射表,所述第一映射表为物理地址到逻辑地址的映射表,所述第二映射表为逻辑地址到物理地址的映射表,所述第二映射表包括子表位图和按照预设划分规则划分为预设大小的至少两个第二映射子表,所述子表位图用于记录所述物理区块上的数据在所述第二映射子表的位置,所述方法包括:
在预设条件下,加载所述物理区块对应的全部第一映射表和全部所述子表位图;
当读取到所述第一映射表的第一不可纠回错误时,加载所述第一映射表对应的物理区块地址;
当读取到所述物理区块地址的第二不可纠回错误时,根据所述子表位图判断所述物理区块地址是否在所述第二映射表上;
若在所述第二映射表上,则根据预设策略处理所述物理区块地址。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据预设策略处理所述物理区块地址,包括:
将所述物理区块地址中的数据搬移至目标物理区块;
根据所述第一映射表,将所述物理区块地址对应的逻辑分配地址写入备用区,并为所述备用区的所述逻辑分配地址设置无效标识。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述将所述物理区块地址对应的逻辑分配地址写入备用区,并为所述备用区的所述逻辑分配地址设置无效标识之后,还包括:
读取所述物理区块地址时,若读取到所述无效标识,显示错误信息。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述在预设条件下,加载所述物理区块对应的全部第一映射表和全部所述子表位图之前,还包括:
当所述物理区块写满时,将所述子表位图写入单阶存储单元闪存物理区块。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述在预设条件下,加载所述物理区块对应的全部第一映射表和全部所述子表位图之前,还包括:
创建物理区块,并清空第一映射表的缓存区;
将物理分配地址写入所述物理区块,并将对应的逻辑分配地址写入所述第一映射表的缓存区;
若检测到所述第一映射表的缓存区已满或所述物理区块已满,将所述第一映射表写入单阶存储单元闪存物理区块。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述预设条件包括所述固态硬盘的物理页的错误数量超过预设错误阈值和/或所述固态硬盘的无效数据超过无效数据阈值。
7.一种垃圾回收的异常处理装置,其特征在于,应用于固态硬盘,所述固态硬盘中预存有物理区块对应的第一映射表和第二映射表,所述第一映射表为物理地址到逻辑地址的映射表,所述第二映射表为逻辑地址到物理地址的映射表,所述第二映射表包括子表位图和按照预设划分规则划分为预设大小的至少两个第二映射子表,所述子表位图用于记录所述物理区块上的数据在所述第二映射子表的位置,所述装置包括:
子表位图加载模块,用于在预设条件下,加载所述物理区块对应的全部第一映射表和全部所述子表位图;
物理区块地址加载模块,用于当读取到所述第一映射表的第一不可纠回错误时,加载所述第一映射表对应的物理区块地址;
判断模块,用于当读取到所述物理区块地址的第二不可纠回错误时,根据所述子表位图判断所述物理区块地址是否在所述第二映射表上;
处理模块,用于若在所述第二映射表上,则根据预设策略处理所述物理区块地址。
8.根据权利要求7所述的装置,其特征在于,所述处理模块,包括:
搬移子模块,用于将所述物理区块地址中的数据搬移至目标物理区块;
设置子模块,用于根据所述第一映射表,将所述物理区块地址对应的逻辑分配地址写入备用区,并为所述备用区的所述逻辑分配地址设置无效标识。
9.一种固态硬盘,其特征在于,所述固态硬盘包括存储器及处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述计算机程序在所述处理器执行时,实现如权利要求1至6中任一项所述的垃圾回收的异常处理方法。
10.一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中任一项所述的垃圾回收的异常处理方法。
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