CN114546710A - 一种raid编码方法、装置及计算机可读存储介质 - Google Patents

一种raid编码方法、装置及计算机可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种RAID编码方法、装置及计算机可读存储介质，涉及计算机领域。通过获取存储地址的信息、写入次数、字符线以及数据，其中，写入次数为大于或等于1的自然数；将数据写入存储地址中；根据写入次数、字符线与数据获取第一校验码与第二校验码，并将第一校验码和第二校验码写入存储地址中。因此避免了直接分派数据以获取校验码，而是通过设置字符线达到了减少RAID块中条带块的数量，再通过对字符线编码获取到校验码，避免了字符线短路的问题。

Description

一种RAID编码方法、装置及计算机可读存储介质
技术领域
本申请涉及计算机领域，特别是涉及一种RAID编码方法、装置及计算机可读存储介质。
背景技术
为保护计算机闪存设备(NAND flash memory，NAND)的资料，原只设计每页(Page)的错误检查和纠正(Error Correcting Code，ECC)，但随着制程微缩，且结构由平面转向立体，只用ECC不足以保护资料。最终有人参考既有的硬盘的设计，提出独立磁盘冗余阵列(Redundant Array of Independent Disks，RAID)。这是一种保护资料的方式，用多储存校验码(Parity)还原遗失的资料，保护的通则是(2n-1)：1。常见的比例是15:1或31:1，这16或32块(Block)被称为RAID block(RBLK)，其中可能包含数个条带块(stripe block，SBLK)。
随着NAND演进，现在一个晶粒所囊括的空间越来越大，相同容量的存储器所需的晶粒的量愈来愈少。为避免浪费太多使用空间，最佳状况是维持31:1。但是同时使用多个SBLK维持31:1会导致出现字符线短路的问题。
鉴于上述问题，设计一种RAID编码方法，避免RAID编码过程中字符线短路，是该领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种RAID编码方法、装置及计算机可读存储介质，避免RAID编码过程中字符线短路。
为解决上述技术问题，本申请提供一种RAID编码方法，包括：
获取存储地址的信息、写入次数、字符线以及数据；
其中，所述写入次数为大于或等于1的自然数；
将所述数据写入所述存储地址中；
根据所述写入次数、所述字符线与所述数据获取第一校验码与第二校验码，并将所述第一校验码和所述第二校验码写入所述存储地址中。
优选地，所述将所述数据写入所述存储地址中包括：
采用NVML为单位将所述数据写入所述存储地址中。
优选地，所述根据所述写入次数、所述字符线与所述数据获取第一校验码与第二校验码包括：
判断所述写入次数与所述字符线是否均为奇数或是否均为偶数；
若是，则根据所述数据中前半部分数据获取所述第一校验码，并根据所述数据中后半部分数据获取所述第二校验码；
若否，则根据所述数据中所述前半部分数据获取所述第二校验码，并根据所述数据中所述后半部分数据获取所述第一校验码。
优选地，在所述获取存储地址的信息、写入次数、字符线以及数据之前，还包括：
初始化所述存储地址的信息、所述写入次数、所述字符线；
将所述第一校验码与所述第二校验码进行清零处理。
优选地，在所述将所述第一校验码与所述第二校验码写入所述存储地址中之后，还包括：
将所述写入次数加1，以得到新的写入次数；
根据所述新的写入次数获取新的存储地址的信息；
判断所述新的写入次数是否为2n-1；其中n为晶粒的裸晶数量；
若是，则将所述第一校验码与所述第二校验码写入所述新的存储地址；
若否，返回至所述获取存储地址的信息、写入次数、字符线以及数据的步骤。
优选地，所述初始化所述存储地址的信息包括：
分别设置所述存储地址的channel为0、chip enable为0以及page为0。
优选地，n为不小于4的正整数。
为解决上述技术问题，本申请还提供一种RAID编码装置，包括：
第一获取模块，用于获取存储地址的信息、写入次数、字符线以及数据；其中，所述写入次数为大于或等于1的自然数；
第一写入模块，用于将所述数据写入所述存储地址中；
第二获取模块，用于根据所述写入次数、所述字符线与所述数据获取第一校验码与第二校验码；
第二写入模块，用于将所述第一校验码和所述第二校验码写入所述存储地址中。
为解决上述技术问题，本申请还提供另一种RAID编码装置，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述所述的RAID编码方法的步骤。
为解决上述技术问题，本申请还提供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上述所述的RAID编码方法的步骤。
本申请所提供的RAID编码方法，通过获取存储地址的信息、写入次数、字符线以及数据，其中，写入次数为大于或等于1的自然数；将数据写入存储地址中；根据写入次数、字符线与数据获取第一校验码与第二校验码，并将第一校验码和第二校验码写入存储地址中。由此可知，上述技术方案避免了直接分派数据以获取校验码，而是通过设置字符线达到了减少RAID块中条带块的数量，再通过对字符线编码获取到校验码，避免了字符线短路的问题。
此外，本申请还提供了一种RAID编码装置及计算机可读存储介质，效果同上。
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为本申请实施例提供的一种RAID编码方法的流程图；
图2为本申请实施例提供的RAID编码结构示意图；
图3为本申请实施例提供的另一种RAID编码方法的流程图；
图4为本申请实施例提供的一种RAID编码装置的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的另一种RAID编码装置的结构示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。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，都属于本申请保护范围。
本申请的核心是提供一种RAID编码方法、装置及计算机可读存储介质。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。
RAID是一种保护资料的方式，用多储存校验码(Parity)还原遗失的资料。保护的通则是(2n-1):1。常见的比例是n取4或5，即15:1或31:1，7:1的成本过高，故不常见此比例。16或32块(Block)被称为RAID block(RBLK)，其中可能包含数个带状区块(stripe block，SBLK)。为避免浪费太多使用空间，最佳状况是维持31:1。
而随着NAND的发展，现在一个晶粒所囊括的空间越来越大，相同容量的存储器所需的晶粒的量愈来愈少。为避免浪费太多使用空间，最佳状况是维持31:1。而同时使用多个SBLK维持31:1的比例，会导致存储控制器的flash转换层管理不易，增加垃圾回收的难度。还会出现字符线短路的情况，这是一种颗粒物理性错误现象，为校验码parity要保护对象之一。而本实施例中提出了一种RAID编码方法，图1为本申请实施例提供的一种RAID编码方法的流程图。如图1所示，包括：
S10：获取存储地址的信息、写入次数、字符线以及数据；其中，写入次数为大于或等于1的自然数。
S11：将数据写入存储地址中。
S12：根据写入次数、字符线与数据获取第一校验码与第二校验码。
S13：将第一校验码和第二校验码写入存储地址中。
在具体实施中，存储设备的种类有多种，例如固态硬盘(Solid State Disk，SSD)、硬盘驱动器(Hard Disk Drive，HDD)等。本实施例提供的RAID编码方法可以应用于上述任意一种存储设备，在本实施例中不做限制。同时，在本实施例中存储的数据为固定大小的数据，通常为16K、32K等，根据用户需求及存储设备的实际情况进行选择。图2为本申请实施例提供的RAID编码结构示意图。如图2所示，在减少每一个RBLK所含SBLK的情况下，增加一群字符线(word line，WL)，并在同一个SBLK内操作多于一个的WL或Page，使RAID达到较佳比例31:1。其中的Plane 0和Plane 1分别是这里指RAID条带中具体的组成，并给出编号；颗粒一般为了写入性能，可以将两个block同时可写入，这时会将单数与双数block分两群，即为plane 0与plane 1。
具体地，在进行RAID编码中，首先获取NAND中存储地址的信息，写入次数、设置的字符线以及主机写入的数据。将数据存储在该存储地址中。再根据写入次数、字符线与数据获取第一校验码与第二校验码。第一校验码和第二校验码均用于一旦存储的数据发生丢失或错误，能够通过第一校验码和第二校验码将其找回。在本实施例中对于获取校验码的具体方式不做限制，根据具体的实施情况而定。这里获取到第一校验码和第二校验码两个校验码是因为两个校验码不等同,不同的Plane分别计算不同的校验码；同时生成的两个校验码既可以是奇偶一致，也可以是非一致等多种情况，在本实施例中不做限制，根据具体的实施情况而定。最后将获取到的第一校验码和第二校验码存储于存储地址中，以上步骤完成了一个完整的RAID编码过程；而当前的写入次数为一个完整的RAID编码过程内采用该方式写入数据的次数。
本实施例中，通过获取存储地址的信息、写入次数、字符线以及数据，其中，写入次数为大于或等于1的自然数；将数据写入存储地址中；根据写入次数、字符线与数据获取第一校验码与第二校验码，并将第一校验码和第二校验码写入存储地址中。由此可知，上述技术方案避免了直接分派数据以获取校验码，而是通过设置字符线达到了减少RAID块中条带块的数量，再通过对字符线编码获取到校验码，避免了字符线短路的问题。
在上述实施例的基础上：
作为一种优选的实施例，将数据写入存储地址中包括：
采用NVML为单位将数据写入存储地址中。
可以理解的是，以上述实施例中获取到的数据的大小为32K为例，非易失存储器地址(Non-volatile Memory Location，NVML)为plane page，2plane＝32K。通过该单位将数据写入存储地址，不需上层提供操作单一页，并透过简单的通用公式可在每一个NVML个别算出本次存储应位于哪一个RBLK的page的具体位置。
在上述实施例的基础上：
作为一种优选的实施例，根据写入次数、字符线与数据获取第一校验码与第二校验码包括：
判断写入次数与字符线是否均为奇数或是否均为偶数；
若是，则根据数据中前半部分数据获取第一校验码，并根据数据中后半部分数据获取第二校验码；
若否，则根据数据中前半部分数据获取第二校验码，并根据数据中后半部分数据获取第一校验码。
在上述实施例中，对于获取校验码的具体方式不做限制，根据具体的实施情况而定。作为一种优选的实施例，在本实施例中，首先根据之前获取到的写入次数，判断写入次数是否均为偶数或是否均为奇数，若写入次数及字符线都是偶数或都是奇数，则用前半部分数据计算第一校验码，并用后半部分数据计算第二校验码；若否，则用前半部分数据计算第二校验码，并用后半部分数据计算第一校验码。
需要注意的是，本实施例中前半部分数据与后半部分数据是根据存储地址进行划分。具体地，以存储地址的起始地址为起点，到数据大小的一半为前半部分数据，数据的剩余部分为后半部分数据。以32K数据为例，在具体实施中可以首先判断写入次数是否为偶数；若写入次数为偶数，则判断字符线是否为偶数；若字符线为偶数，则根据数据中前16K元组获取第一校验码，并根据数据中后16K元组获取第二校验码，计算方式为所有Page的16K数据两两异或最后得到16K的校验码parity；若字符线为奇数，则根据数据中前16K元组获取第二校验码，并根据数据中后16K元组获取第一校验码。若写入次数为奇数，则判断字符线是否为偶数；若字符线为偶数，则根据数据中前16K元组获取第二校验码，并根据数据中后16K元组获取第一校验码；若字符线为奇数，则根据数据中前16K元组获取第一校验码，并根据数据中后16K元组获取第二校验码。可以理解的是，在具体实施中也可以选择先判断字符线的奇偶性再判断写入次数的奇偶性，本实施例中的实施方式仅仅是一种优选的实施例，对具体的实施方案不做限制。
本实施例中，通过交替式的RAID编码过程实现了RAID编码。其中通过字符线的奇偶验证，解决了字符线短路的问题。
图3为本申请实施例提供的另一种RAID编码方法的流程图。如图3所示，在获取存储地址的信息、写入次数、字符线以及数据料之前，还包括：
S14：初始化存储地址的信息、写入次数、字符线。
S15：将第一校验码与第二校验码进行清零处理。
可以理解的是，在进行RAID编码前对地址、写入次数以及字符线进行初始化，以便后续向存储地址写入数据。对于对存储地址的初始化的具体方式在本实施例中不做限制，根据具体的实施情况而定。同时还要对存储地址中的第一校验码和第二校验码清零处理，以便后续写入计算得到的第一校验码和第二校验码。
如图3所示，在将第一校验码与第二校验码写入存储地址之后，还包括：
S16：将写入次数加1，以得到新的写入次数。
S17：根据新的写入次数获取新的存储地址的信息。
S18：判断新的写入次数是否为2n-1；其中n为晶粒的裸晶数量；若是，则进入步骤S19，若否，返回步骤S10。
S19：将第一校验码与第二校验码写入新的存储地址。
可以理解的是，在获取两个校验码后，使写入次数加1。再根据得到的新的写入次数获取新的存储地址的信息，从而获知下一次写入的地址。随后判断写入次数是否为2n-1；其中n为晶粒的裸晶数量，根据实际裸晶die数量决定，在本实施例中不做限制。若是，则将获得的第一校验码和第二校验码写入该地址；若否，则返回获取存储地址的信息、写入次数、字符线数量以及字节资料的步骤，以进行再次执行，重复整个编码过程。
在上述实施例的基础上：
作为一种优选的实施例，初始化存储地址的信息包括：
分别设置存储地址的channel为0、chip enable为0以及page为0。
可以理解的是，在存取NAND快闪存储器时，为了保证存取到最大频宽，经常会定义存取单位SBLK为(channel)*(chip enable)*(plane)，在这个存取单位下，只要以此单位做存取，就保证每次存取用这个单位能达到最大频宽，并保证主机存取的效能。因此在进行存储地址初始化时，分别设置存储地址的channel为0、chip enable为0以及page为0，以便后续向存储地址写入数据。
在上述实施例的基础上：
作为一种优选的实施例，n为不小于4的正整数。在上述实施例中可知，n为晶粒的裸晶数量，根据实际裸晶die数量决定。由于保护的通则是(2n-1):1，其中n为正整数。但是在具体实施中，n取3，即7:1的比例成本过高，作为一种优选的实施例，设置n为不小于4的正整数，即比例至少为16:1，经济性更高。
在上述实施例中，对于一种RAID编码方法进行了详细描述，本申请还提供一种RAID编码装置对应的实施例。需要说明的是，本申请从两个角度对装置部分的实施例进行描述，一种是基于功能模块的角度，另一种是基于硬件结构的角度。
图4为本申请实施例提供的一种RAID编码装置的结构示意图。如图4所示，RAID编码装置包括：
第一获取模块10，用于获取存储地址的信息、写入次数、字符线以及数据，其中，写入次数为大于或等于1的自然数。
第一写入模块11，用于将数据写入存储地址中。
第二获取模块12，用于根据写入次数、字符线与数据获取第一校验码与第二校验码。
第二写入模块13，用于将第一校验码和第二校验码写入存储地址中。
由于装置部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此装置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。
图5为本申请实施例提供的另一种RAID编码装置的结构示意图。如图5所示，RAID编码装置包括：
存储器20，用于存储计算机程序。
处理器21，用于执行计算机程序时实现如上述实施例中所提到的RAID编码方法的步骤。
本实施例提供的RAID编码装置可以包括但不限于智能手机、平板电脑、笔记本电脑或台式电脑等。
其中，处理器21可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器21可以采用DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)、FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、PLA(Programmable Logic Array，可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现。处理器21也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称CPU(Central ProcessingUnit，中央处理器)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器21可以在集成有GPU(Graphics Processing Unit，图像处理器)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器21还可以包括AI(Artificial Intelligence，人工智能)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。
存储器20可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器20还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。本实施例中，存储器20至少用于存储以下计算机程序201，其中，该计算机程序被处理器21加载并执行之后，能够实现前述任一实施例公开的RAID编码方法的相关步骤。另外，存储器20所存储的资源还可以包括操作系统202和数据203等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。其中，操作系统202可以包括Windows、Unix、Linux等。数据203可以包括但不限于RAID编码方法涉及到的数据。
在一些实施例中，RAID编码装置还可包括有显示屏22、输入输出接口23、通信接口24、电源25以及通信总线26。
本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构并不构成对RAID编码装置的限定，可以包括比图示更多或更少的组件。
最后，本申请还提供一种计算机可读存储介质对应的实施例。计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述方法实施例中记载的步骤。
可以理解的是，如果上述实施例中的方法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，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(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。
以上对本申请所提供的一种RAID编码方法、装置及计算机可读存储介质进行了详细介绍。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。对于实施例公开的装置而言，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。在没有更多限制的情况下，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RAID编码方法，其特征在于，包括：
获取存储地址的信息、写入次数、字符线以及数据；
其中，所述写入次数为大于或等于1的自然数；
将所述数据写入所述存储地址中；
根据所述写入次数、所述字符线与所述数据获取第一校验码与第二校验码，并将所述第一校验码和所述第二校验码写入所述存储地址中。
2.根据权利要求1所述的RAID编码方法，其特征在于，所述将所述数据写入所述存储地址中包括：
采用NVML为单位将所述数据写入所述存储地址中。
3.根据权利要求1所述的RAID编码方法，其特征在于，所述根据所述写入次数、所述字符线与所述数据获取第一校验码与第二校验码包括：
判断所述写入次数与所述字符线是否均为奇数或是否均为偶数；
若是，则根据所述数据中前半部分数据获取所述第一校验码，并根据所述数据中后半部分数据获取所述第二校验码；
若否，则根据所述数据中所述前半部分数据获取所述第二校验码，并根据所述数据中所述后半部分数据获取所述第一校验码。
4.根据权利要求1所述的RAID编码方法，其特征在于，在所述获取存储地址的信息、写入次数、字符线以及数据之前，还包括：
初始化所述存储地址的信息、所述写入次数、所述字符线；
将所述第一校验码与所述第二校验码进行清零处理。
5.根据权利要求1所述的RAID编码方法，其特征在于，在所述将所述第一校验码与所述第二校验码写入所述存储地址中之后，还包括：
将所述写入次数加1，以得到新的写入次数；
根据所述新的写入次数获取新的存储地址的信息；
判断所述新的写入次数是否为2n-1；其中n为晶粒的裸晶数量；
若是，则将所述第一校验码与所述第二校验码写入所述新的存储地址；
若否，返回至所述获取存储地址的信息、写入次数、字符线以及数据的步骤。
6.根据权利要求4所述的RAID编码方法，其特征在于，所述初始化所述存储地址的信息包括：
分别设置所述存储地址的channel为0、chip enable为0以及page为0。
7.根据权利要求5所述的RAID编码方法，其特征在于，n为不小于4的正整数。
8.一种RAID编码装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取存储地址的信息、写入次数、字符线以及数据；其中，所述写入次数为大于或等于1的自然数；
第一写入模块，用于将所述数据写入所述存储地址中；
第二获取模块，用于根据所述写入次数、所述字符线与所述数据获取第一校验码与第二校验码；
第二写入模块，用于将所述第一校验码和所述第二校验码写入所述存储地址中。
9.一种RAID编码装置，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的RAID编码方法的步骤。
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7任一项所述的RAID编码方法的步骤。
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