CN115114182A - 提高垃圾回收精准度的方法、系统、终端及存储介质 - Google Patents

提高垃圾回收精准度的方法、系统、终端及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及全闪存储技术领域，具体提供一种提高垃圾回收精准度的方法、系统、终端及存储介质，包括：获取待回收块内的数据涉及的物理地址，并通过查询物理地址的逻辑映射筛选出有效数据；将有效数据迁移至新块后，逆向查询所述有效数据的逻辑地址与物理地址的映射；若逆向查询成功，则校验有效数据迁移前后的一致性，并在通过校验后在更新有效数据的映射关系。本发明通过在对待回收块中的数据进行有效数据筛选，并在将有效数据迁移至新块后采用反向查询映射关系和MD5值校验数据的方式，保证了数据的准确性，提高了垃圾回收效率。

Description

提高垃圾回收精准度的方法、系统、终端及存储介质
技术领域
本发明涉及全闪存储技术领域，具体涉及一种提高垃圾回收精准度的方法、系统、终端及存储介质。
背景技术
全闪存储系统垃圾回收的原理如下：选取一个block(块)，将该block内的有效数据复制到新的block中，待有效数据全部复制完成后，将该block内的数据全部抹除，使之重新可用。当前存储系统中判断数据是否有效的方式为查询PBA(物理块地址)→LBA(逻辑块地址)是否存在映射关系。但是该方法存在以下问题：
当选中一个block去回收，在查询存在PBA→LBA的映射关系后，再去复制迁移数据，最后在数据完成复制迁移后，修改PBA→LBA的映射关系为PBA～→LBA，但是在修改映射关系前，存在主机写入同一份数据(LBA)，并重新修改映射关系PBA～～→LBA，从而导致PBA→LBA的映射关系不存在，数据无效，不需要迁移，并且可能存在PBA～→LBA映射关系覆盖PBA～～→LBA，出现数据不一致的问题等。
发明内容
针对现有技术存在的由于在变更映射关系之前迁移数据变更导致迁移数据不一致的问题，本发明提供一种提高垃圾回收精准度的方法、系统、终端及存储介质，以解决上述技术问题。
第一方面，本发明提供一种提高垃圾回收精准度的方法，包括：
获取待回收块内的数据涉及的物理地址，并通过查询物理地址的逻辑映射筛选出有效数据；
将有效数据迁移至新块后，逆向查询所述有效数据的逻辑地址与物理地址的映射；
若逆向查询成功，则校验有效数据迁移前后的一致性，并在通过校验后在更新有效数据的映射关系。
进一步的，获取待回收块内的数据涉及的物理地址，并通过查询物理地址的逻辑映射筛选出有效数据，包括：
在编码中将待回收块内的数据表示为物理地址；
查询物理地址是否存在具有映射关系的逻辑地址：
若是，则将所述物理地址对应的数据标记为有效数据；
若否，则将所述物理地址对应的数据标记为无效数据。
进一步的，将有效数据迁移至新块后，逆向查询所述有效数据的逻辑地址与物理地址的映射，包括：
将待回收块内的有效数据复制到新块，并在复制完成后查询有效数据的逻辑地址与物理地址的逆向映射；
若存在所述逆向映射，则确认数据未追加更新；
若不存在所述逆向映射，则重新对所述待回收块进行有效数据筛选。
进一步的，若逆向查询成功，则校验有效数据迁移前后的一致性，并在通过校验后在更新有效数据的映射关系，包括：
校验有效数据迁移前后的MD5值一致性，若校验通过则更新有效数据的映射关系，并清除所述待回收块中的所有数据；
若校验未通过，则重新执行对待回收块的有效数据筛选及有效数据迁移。
第二方面，本发明提供一种提高垃圾回收精准度的系统，包括：
数据筛选单元，用于获取待回收块内的数据涉及的物理地址，并通过查询物理地址的逻辑映射筛选出有效数据；
映射校验单元，用于将有效数据迁移至新块后，逆向查询所述有效数据的逻辑地址与物理地址的映射；
数据校验单元，用于若逆向查询成功，则校验有效数据迁移前后的一致性，并在通过校验后在更新有效数据的映射关系。
进一步的，所述数据筛选单元包括：
编码转换模块，用于在编码中将待回收块内的数据表示为物理地址；
映射查询模块，用于查询物理地址是否存在具有映射关系的逻辑地址；
有效标记模块，用于若物理地址存在具有映射关系的逻辑地址，则将所述物理地址对应的数据标记为有效数据；
无效标记模块，用于若物理地址不存在具有映射关系的逻辑地址，则将所述物理地址对应的数据标记为无效数据。
进一步的，所述映射校验单元包括：
逆向查询模块，用于将待回收块内的有效数据复制到新块，并在复制完成后查询有效数据的逻辑地址与物理地址的逆向映射；
数据确认模块，用于若存在所述逆向映射，则确认数据未追加更新；
重新筛选模块，用于若不存在所述逆向映射，则重新对所述待回收块进行有效数据筛选。
进一步的，所述数据校验单元包括：
数据校验模块，用于校验有效数据迁移前后的MD5值一致性，若校验通过则更新有效数据的映射关系，并清除所述待回收块中的所有数据；
重新回收模块，用于若校验未通过，则重新执行对待回收块的有效数据筛选及有效数据迁移。
第三方面，提供一种终端，包括：
处理器、存储器，其中，
该存储器用于存储计算机程序，
该处理器用于从存储器中调用并运行该计算机程序，使得终端执行上述的终端的方法。
第四方面，提供了一种计算机存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面所述的方法。
本发明的有益效果在于，本发明提供的提高垃圾回收精准度的方法、系统、终端及存储介质，通过在对待回收块中的数据进行有效数据筛选，并在将有效数据迁移至新块后采用反向查询映射关系和MD5值校验数据的方式，保证了数据的准确性，提高了垃圾回收效率。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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，对于本领域普通技术人员而言，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是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。
图2是本发明一个实施例的系统的示意性框图。
图3为本发明实施例提供的一种终端的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，所描述的实施例仅仅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，都应当属于本发明保护的范围。
下面对本发明中出现的关键术语进行解释。
LBA，全称为Logical Block Address，是PC数据存储装置上用来表示数据所在位置的通用机制，我们最常见到使用它的装置就是硬盘。LBA可以指某个数据区块的地址或者某个地址上所指向的数据区块。打个比方来说，LBA就等于我们平常使用的门牌地址(如：中华人民共和国广东省广州市中山四路26号)。而PBA全称为Physics Block Address，相对于LBA来说，它就如GPS定位所使用的经纬度(如上面地址的经纬度为：东经:113°16′40.0621″，北纬:23°07′37.6129″)。
在HDD上，由于HDD的数据可以直接覆盖，所以LBA和PBA的关系是1:1对应，不会变更，即LBA＝PBA。但在SSD上，这种关系就变得复杂了，原因是SSD使用的存储介质NAND闪存有需要先擦除才能再写入，和读写以页为单位，擦除以块(多个页组成)为单位的特性，导致LBA和PBA的关系不再是固定不变的。因此SSD就需要一层叫做FTL的东西来作转换，以配合现有的文件系统。
由于NAND闪存的特性，SSD的主控制器是使用LBA和PBA的映射表来管理闪存的。当有需更新的数据要写入时，主控会把新数据写入到空白的闪存空间(已擦除状态的)内，然后更新映射表数据，把LBA指向新的PBA。原来的PBA就成了无效数据，这个PBA若要再次写入数据就需先进行擦除的操作。但这里会产生一个问题，闪存颗粒的寿命是按Program/Erase(编程/擦除，由于闪存不能覆盖，写入前必须擦除，所以习惯叫编程，这个过程常叫写入)次数计算的，MLC(多阶存储单元闪存)的寿命一般在1000-10000次，SLC(单阶存储单元闪存)则在10万次左右。(详情请参考具体闪存颗粒数据手册)。
图1是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。其中，图1执行主体可以为一种提高垃圾回收精准度的系统。
如图1所示，该方法包括：
步骤110，获取待回收块内的数据涉及的物理地址，并通过查询物理地址的逻辑映射筛选出有效数据；
步骤120，将有效数据迁移至新块后，逆向查询所述有效数据的逻辑地址与物理地址的映射；
步骤130，若逆向查询成功，则校验有效数据迁移前后的一致性，并在通过校验后在更新有效数据的映射关系。
为了便于对本发明的理解，下面以本发明提高垃圾回收精准度的方法的原理，结合实施例中对块进行回收的过程，对本发明提供的提高垃圾回收精准度的方法做进一步的描述。
具体的，所述提高垃圾回收精准度的方法包括：
S1、获取待回收块内的数据涉及的物理地址，并通过查询物理地址的逻辑映射筛选出有效数据。
在编码中将待回收块内的数据表示为物理地址；查询物理地址是否存在具有映射关系的逻辑地址：若是，则将所述物理地址对应的数据标记为有效数据；若否，则将所述物理地址对应的数据标记为无效数据。
具体的，获取待回收block内的所有PBA；PBA→LBA查询，查询有效，执行则将有效数据复制迁移，查询无效则标记无效即可。
S2、将有效数据迁移至新块后，逆向查询所述有效数据的逻辑地址与物理地址的映射。
将待回收块内的有效数据复制到新块，并在复制完成后查询有效数据的逻辑地址与物理地址的逆向映射；若存在所述逆向映射，则确认数据未追加更新；若不存在所述逆向映射，则重新对所述待回收块进行有效数据筛选。
具体的，逆向查询LBA→PBA，如果查询有效则执行数据MD5值校验，查询无效则执行grain回收重试。
S3、若逆向查询成功，则校验有效数据迁移前后的一致性，并在通过校验后在更新有效数据的映射关系。
校验有效数据迁移前后的MD5值一致性，若校验通过则更新有效数据的映射关系，并清除所述待回收块中的所有数据；若校验未通过，则重新执行对待回收块的有效数据筛选及有效数据迁移。
数据MD5值校验，检验通过则执行修改映射关系LBA→PBA和PBA→LBA，完成一次有效数据复制迁移；校验不通过则执行grain回收重试。
如图2所示，该系统200包括：
数据筛选单元210，用于获取待回收块内的数据涉及的物理地址，并通过查询物理地址的逻辑映射筛选出有效数据；
映射校验单元220，用于将有效数据迁移至新块后，逆向查询所述有效数据的逻辑地址与物理地址的映射；
数据校验单元230，用于若逆向查询成功，则校验有效数据迁移前后的一致性，并在通过校验后在更新有效数据的映射关系。
可选地，作为本发明一个实施例，所述数据筛选单元包括：
编码转换模块，用于在编码中将待回收块内的数据表示为物理地址；
映射查询模块，用于查询物理地址是否存在具有映射关系的逻辑地址；
有效标记模块，用于若物理地址存在具有映射关系的逻辑地址，则将所述物理地址对应的数据标记为有效数据；
无效标记模块，用于若物理地址不存在具有映射关系的逻辑地址，则将所述物理地址对应的数据标记为无效数据。
可选地，作为本发明一个实施例，所述映射校验单元包括：
逆向查询模块，用于将待回收块内的有效数据复制到新块，并在复制完成后查询有效数据的逻辑地址与物理地址的逆向映射；
数据确认模块，用于若存在所述逆向映射，则确认数据未追加更新；
重新筛选模块，用于若不存在所述逆向映射，则重新对所述待回收块进行有效数据筛选。
可选地，作为本发明一个实施例，所述数据校验单元包括：
数据校验模块，用于校验有效数据迁移前后的MD5值一致性，若校验通过则更新有效数据的映射关系，并清除所述待回收块中的所有数据；
重新回收模块，用于若校验未通过，则重新执行对待回收块的有效数据筛选及有效数据迁移。
图3为本发明实施例提供的一种终端300的结构示意图，该终端300可以用于执行本发明实施例提供的提高垃圾回收精准度的方法。
其中，该终端300可以包括：处理器310、存储器320及通信单元330。这些组件通过一条或多条总线进行通信，本领域技术人员可以理解，图中示出的服务器的结构并不构成对本发明的限定，它既可以是总线形结构，也可以是星型结构，还可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
其中，该存储器320可以用于存储处理器310的执行指令，存储器320可以由任何类型的易失性或非易失性存储终端或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。当存储器320中的执行指令由处理器310执行时，使得终端300能够执行以下上述方法实施例中的部分或全部步骤。
处理器310为存储终端的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子终端的各个部分，通过运行或执行存储在存储器320内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，以执行电子终端的各种功能和/或处理数据。所述处理器可以由集成电路(Integrated Circuit，简称IC)组成，例如可以由单颗封装的IC所组成，也可以由连接多颗相同功能或不同功能的封装IC而组成。举例来说，处理器310可以仅包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)。在本发明实施方式中，CPU可以是单运算核心，也可以包括多运算核心。
通信单元330，用于建立通信信道，从而使所述存储终端可以与其它终端进行通信。接收其他终端发送的用户数据或者向其他终端发送用户数据。
本发明还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本发明提供的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：read-only memory，简称：ROM)或随机存储记忆体(英文：random access memory，简称：RAM)等。
因此，本发明通过在对待回收块中的数据进行有效数据筛选，并在将有效数据迁移至新块后采用反向查询映射关系和MD5值校验数据的方式，保证了数据的准确性，提高了垃圾回收效率，本实施例所能达到的技术效果可以参见上文中的描述，此处不再赘述。
本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中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，该计算机软件产品存储在一个存储介质中如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，包括若干指令用以使得一台计算机终端(可以是个人计算机，服务器，或者第二终端、网络终端等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于终端实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，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。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，系统或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
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，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种提高垃圾回收精准度的方法，其特征在于，包括：
获取待回收块内的数据涉及的物理地址，并通过查询物理地址的逻辑映射筛选出有效数据；
将有效数据迁移至新块后，逆向查询所述有效数据的逻辑地址与物理地址的映射；
若逆向查询成功，则校验有效数据迁移前后的一致性，并在通过校验后在更新有效数据的映射关系。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取待回收块内的数据涉及的物理地址，并通过查询物理地址的逻辑映射筛选出有效数据，包括：
在编码中将待回收块内的数据表示为物理地址；
查询物理地址是否存在具有映射关系的逻辑地址：
若是，则将所述物理地址对应的数据标记为有效数据；
若否，则将所述物理地址对应的数据标记为无效数据。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将有效数据迁移至新块后，逆向查询所述有效数据的逻辑地址与物理地址的映射，包括：
将待回收块内的有效数据复制到新块，并在复制完成后查询有效数据的逻辑地址与物理地址的逆向映射；
若存在所述逆向映射，则确认数据未追加更新；
若不存在所述逆向映射，则重新对所述待回收块进行有效数据筛选。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若逆向查询成功，则校验有效数据迁移前后的一致性，并在通过校验后在更新有效数据的映射关系，包括：
校验有效数据迁移前后的MD5值一致性，若校验通过则更新有效数据的映射关系，并清除所述待回收块中的所有数据；
若校验未通过，则重新执行对待回收块的有效数据筛选及有效数据迁移。
5.一种提高垃圾回收精准度的系统，其特征在于，包括：
数据筛选单元，用于获取待回收块内的数据涉及的物理地址，并通过查询物理地址的逻辑映射筛选出有效数据；
映射校验单元，用于将有效数据迁移至新块后，逆向查询所述有效数据的逻辑地址与物理地址的映射；
数据校验单元，用于若逆向查询成功，则校验有效数据迁移前后的一致性，并在通过校验后在更新有效数据的映射关系。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述数据筛选单元包括：
编码转换模块，用于在编码中将待回收块内的数据表示为物理地址；
映射查询模块，用于查询物理地址是否存在具有映射关系的逻辑地址；
有效标记模块，用于若物理地址存在具有映射关系的逻辑地址，则将所述物理地址对应的数据标记为有效数据；
无效标记模块，用于若物理地址不存在具有映射关系的逻辑地址，则将所述物理地址对应的数据标记为无效数据。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述映射校验单元包括：
逆向查询模块，用于将待回收块内的有效数据复制到新块，并在复制完成后查询有效数据的逻辑地址与物理地址的逆向映射；
数据确认模块，用于若存在所述逆向映射，则确认数据未追加更新；
重新筛选模块，用于若不存在所述逆向映射，则重新对所述待回收块进行有效数据筛选。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述数据校验单元包括：
数据校验模块，用于校验有效数据迁移前后的MD5值一致性，若校验通过则更新有效数据的映射关系，并清除所述待回收块中的所有数据；
重新回收模块，用于若校验未通过，则重新执行对待回收块的有效数据筛选及有效数据迁移。
9.一种终端，其特征在于，包括：
处理器；
用于存储处理器的执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为执行权利要求1-4任一项所述的方法。
10.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一项所述的方法。
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