CN115220660A - 固态硬盘的写命令处理优化方法、装置和计算机设备 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种固态硬盘的写命令处理优化方法、装置、计算机设备和存储介质，其中该方法包括：获取主机下发的写命令；确定主机访问的LPA区间并按照所述LPA区间分配足够数量的Buffer存储空间用于存储写命令数据；固态硬盘在处理所述写命令时记录所述写命令访问LPA区间的每一个LPA内的多个LBA保存数据Buffer起始地址；若存在多个写命令操作或者访问相同某一个LPA或者某几个LPA，则在所述LPA内，根据新数据记录的LBA区间完成对应的旧数据LBA区间Buffer释放，进而完成资源的回收；将新数据记录的LBABuffer地址关系合并到旧数据的对应关系当中以完成数据替换操作。本发明可以有效地降低SSD处理写命令时对于连续内存Buffer依赖性。

Description

固态硬盘的写命令处理优化方法、装置和计算机设备
技术领域
本发明涉及固态硬盘技术领域，特别是涉及一种固态硬盘的写命令处理优化方法、装置、计算机设备和存储介质。
背景技术
随着SSD(Solid State Drive，固态硬盘)的制造成本的降低以及产品性能的提高，SSD已经被广泛应用于各种场合，目前在PC市场，SSD已经逐步替代传统的HDD(HardDisk Drive，机械硬盘)，从可靠性和性能等方面为用户提供较好的体验。
目前，SSD在处理主机端写命令时，往往将命令访问(操作)LBA Range先转化为LPARange，再为Range内的每段LPA分配连续内存空间用以存储主机命令携带的数据。在接收和处理这些写命令时，会遇到多个命令关联到一个或多个相同LBA的情况，我们这里可以称之为“写命中”。遇上“写命中”这种情况，通常采取的方法就是新数据替换旧数据或者融入到旧数据中。然而，随着SSD技术越发成熟，市场对于SSD性能要求越来越高，SSD的DRAM容量越来有受限，降低SSD处理主机写命令时对于连续内存依赖性以及响应和处理命令的效率变得尤其重要。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种固态硬盘的写命令处理优化方法、装置、计算机设备和存储介质。
一种固态硬盘的写命令处理优化方法，所述方法包括：
获取主机下发的写命令；
确定主机访问的LPA区间并按照所述LPA区间分配足够数量的Buffer存储空间用于存储写命令数据；
固态硬盘在处理所述写命令时记录所述写命令访问LPA区间的每一个LPA内的多个LBA保存数据Buffer起始地址；
若存在多个写命令操作或者访问相同某一个LPA或者某几个LPA，则在所述LPA内，根据新数据记录的LBA区间完成对应的旧数据LBA区间Buffer释放，进而完成资源的回收；
将新数据记录的LBA Buffer地址关系合并到旧数据的对应关系当中以完成数据替换操作。
在其中一个实施例中，所述确定主机访问的LPA区间并按照所述LPA区间分配足够数量的Buffer存储空间用于存储写命令数据的步骤还包括：
按照所述LPA区间分配足够数量的512Byte大小的Buffer存储空间用于存储写命令数据。
在其中一个实施例中，所述固态硬盘在处理所述写命令时记录所述写命令访问LPA区间的每一个LPA内的多个LBA保存数据Buffer起始地址的步骤还包括：
固态硬盘在处理所述写命令时记录所述写命令访问LPA区间的每一个LPA内的8个LBA保存数据Buffer起始地址。
一种固态硬盘的写命令处理优化装置，所述固态硬盘的写命令处理优化装置包括：
获取模块，所述获取模块用于获取主机下发的写命令；
分配模块，所述分配模块用于确定主机访问的LPA区间并按照所述LPA区间分配足够数量的Buffer存储空间用于存储写命令数据；
记录模块，所述记录模块用于固态硬盘在处理所述写命令时记录所述写命令访问LPA区间的每一个LPA内的多个LBA保存数据Buffer起始地址；
释放模块，所述释放模块用于若存在多个写命令操作或者访问相同某一个LPA或者某几个LPA，则在所述LPA内，根据新数据记录的LBA区间完成对应的旧数据LBA区间Buffer释放，进而完成资源的回收；
合并模块，所述合并模块用于将新数据记录的有效LBA Buffer地址关系合并到旧数据的对应关系当中以完成数据替换操作。
在其中一个实施例中，所述分配模块还用于：
按照所述LPA区间分配足够数量的512Byte大小的Buffer存储空间用于存储写命令数据。
在其中一个实施例中，所述记录模块还用于：
固态硬盘在处理所述写命令时记录所述写命令访问LPA区间的每一个LPA内的8个LBA保存数据Buffer起始地址。
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。
上述固态硬盘的写命令处理优化方法、装置、计算机设备和存储介质通过获取主机下发的写命令；确定主机访问的LPA区间并按照所述LPA区间分配足够数量的Buffer存储空间用于存储写命令数据；固态硬盘在处理所述写命令时记录所述写命令访问LPA区间的每一个LPA内的多个LBA保存数据Buffer起始地址；若存在多个写命令操作或者访问相同某一个LPA或者某几个LPA，则在所述LPA内，根据新数据记录的LBA区间完成对应的旧数据LBA区间Buffer释放，进而完成资源的回收；将新数据记录的LBA Buffer地址关系合并到旧数据的对应关系当中以完成数据替换操作。本发明可以有效地降低SSD处理写命令时对于连续内存Buffer依赖性。此外，还减少了处理非LPA对齐写的拷贝操作，进而提高了SSD在通路上处理和响应命令的效率。
附图说明
图1为现有技术中固态硬盘处理写命令的示意图；
图2为一个实施例中固态硬盘的写命令处理优化方法的流程示意图；
图3为另一个实施例中固态硬盘的写命令处理优化方法的流程示意图；
图4为再一个实施例中固态硬盘的写命令处理优化方法的流程示意图；
图5为又一个实施例中固态硬盘的写命令处理优化方法的流程示意图；
图6为一个实施例中固态硬盘的写命令处理优化装置的结构框图；
图7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，参考图1所示的现有技术中固态硬盘处理写命令的示意图，其具体过程包括：
首先，主机提交写命令到SSD。
接着，SSD确定其访问或者操作的LPA Range(区间)，再为其分配足够数量个数的4KB大小连续内存Buffer用以存储这条写命令的数据。
然后，如出现某个LPA关联到多个写命令时，SSD会将新数据内容全部拷贝至旧数据的存储空间内，完成新旧数据merge(合并)，然后释放新数据Buffer，完成内存资源回收。
然而，目前SSD的DRAM容量越来有受限，因此如何降低SSD处理主机写命令时对于连续内存依赖性以及响应和处理命令的效率变得尤其重要。
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种固态硬盘的写命令处理优化方法，该方法包括：
步骤202，获取主机下发的写命令；
步骤204，确定主机访问的LPA区间并按照LPA区间分配足够数量的Buffer存储空间用于存储写命令数据；
步骤206，固态硬盘在处理写命令时记录写命令访问LPA区间的每一个LPA内的多个LBA保存数据Buffer起始地址；
步骤208，若存在多个写命令操作或者访问相同某一个LPA或者某几个LPA，则在LPA内，根据新数据记录的LBA区间完成对应的旧数据LBA区间Buffer释放，进而完成资源的回收；
步骤210，将新数据记录的LBA Buffer地址关系合并到旧数据的对应关系当中以完成数据替换操作。
在本实施例中，提供了一种固态硬盘的写命令处理优化方法，该方法对写命令内存空间占用和管理进行了优化，可以有效的降低SSD处理写命令时对于连续内存空间的依赖性，减少数据之间拷贝操作。具体地：
首先，SSD获取主机下发的写命令。
接着，SSD确定主机访问的LPA区间，并按照LPA区间分配足够数量的Buffer存储空间用于存储写命令数据。具体地，例如可以按照LPA区间分配足够数量的512Byte大小的Buffer存储空间用于存储写命令数据。
然后，SSD在处理写命令时，记录写命令访问LPA区间的每一个LPA内的多个LBA保存数据Buffer起始地址。这样可以便于后续通过命令索引、LPA、LBA_BMP OF LPA可以反查到Buffer地址。具体地，例如可以记录写命令访问LPA区间的每一个LPA内的8个LBA保存数据Buffer起始地址。
接着，若存在多个写命令操作或者访问相同某一个LPA或者某几个LPA，即发生写命中的情况下。则在命中的LPA内，根据新数据记录的LBA区间完成对应的旧数据LBA区间Buffer释放，进而完成资源的回收。
最后，将新数据记录的LBABuffer地址关系合并到旧数据的对应关系当中以完成数据替换操作，可以减少数据之间拷贝操作，进而提高SSD在通路上处理和响应命令的效率。
在本实施例中，可以有效地降低SSD处理写命令时对于连续内存Buffer依赖性。此外，还减少了处理非LPA对齐写的拷贝操作，进而提高了SSD在通路上处理和响应命令的效率。
在一个实施例中，如图3所示，提供了一种固态硬盘的写命令处理优化方法，该方法包括：
步骤302，获取主机下发的写命令；
步骤304，确定主机访问的LPA区间并按照LPA区间分配足够数量的512Byte大小的Buffer存储空间用于存储写命令数据；
步骤306，固态硬盘在处理写命令时记录写命令访问LPA区间的每一个LPA内的8个LBA保存数据Buffer起始地址；
步骤308，若存在多个写命令操作或者访问相同某一个LPA或者某几个LPA，则在LPA内，根据新数据记录的LBA区间完成对应的旧数据LBA区间Buffer释放，进而完成资源的回收；
步骤310，将新数据记录的LBA Buffer地址关系合并到旧数据的对应关系当中以完成数据替换操作。
具体地，可参考图4和图5所示的固态硬盘的写命令处理优化方法的示意图，其具体流程如下：
步骤4.1、主机提交写命令到SSD。
步骤4.2、SSD确定其访问或者操作的LPA Range，为其分配足够数量512Byte大小Buffer存储空间。
步骤4.3、SSD需记录每段LPA中8个LBA保存数据Buffer起始地址，以便后续通过命令索引、LPA、LBA_BMP OF LPA可以反查到Buffer地址。
步骤4.4、若多个写命令关联到某个相同LPA，根据新数据记录的LBA区间完成对应的旧数据LBA区间Buffer释放，进而完成资源的回收。
步骤4.5、将新数据记录的有效LBABuffer地址关系merge到旧数据的对应关系当中，即可完成数据替换操作。
在本实施例中，对写命令的处理方式进行了优化，可以有效地降低SSD处理写命令时对于连续内存空间的依赖性，减少数据之间拷贝操作，进而提高SSD在通路上处理和响应命令的效率。
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，提供了一种固态硬盘的写命令处理优化装置600，该装置包括：
获取模块601，用于获取主机下发的写命令；
分配模块602，用于确定主机访问的LPA区间并按照所述LPA区间分配足够数量的Buffer存储空间用于存储写命令数据；
记录模块603，用于固态硬盘在处理所述写命令时记录所述写命令访问LPA区间的每一个LPA内的多个LBA保存数据Buffer起始地址；
释放模块604，用于若存在多个写命令操作或者访问相同某一个LPA或者某几个LPA，则在所述LPA内，根据新数据记录的LBA区间完成对应的旧数据LBA区间Buffer释放，进而完成资源的回收；
合并模块605，用于将新数据记录的有效LBABuffer地址关系合并到旧数据的对应关系当中以完成数据替换操作。
在一个实施例中，分配模块602还用于：
按照所述LPA区间分配足够数量的512Byte大小的Buffer存储空间用于存储写命令数据。
在一个实施例中，记录模块603还用于：
固态硬盘在处理所述写命令时记录所述写命令访问LPA区间的每一个LPA内的8个LBA保存数据Buffer起始地址。
关于固态硬盘的写命令处理优化装置的具体限定可以参见上文中对于固态硬盘的写命令处理优化方法的限定，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系统总线连接的处理器、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系统、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系统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固态硬盘的写命令处理优化方法。
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 (8)

1.一种固态硬盘的写命令处理优化方法，所述方法包括：
获取主机下发的写命令；
确定主机访问的LPA区间并按照所述LPA区间分配足够数量的Buffer存储空间用于存储写命令数据；
固态硬盘在处理所述写命令时记录所述写命令访问LPA区间的每一个LPA内的多个LBA保存数据Buffer起始地址；
若存在多个写命令操作或者访问相同某一个LPA或者某几个LPA，则在所述LPA内，根据新数据记录的LBA区间完成对应的旧数据LBA区间Buffer释放，进而完成资源的回收；
将新数据记录的LBA Buffer地址关系合并到旧数据的对应关系当中以完成数据替换操作。
2.根据权利要求1所述的固态硬盘的写命令处理优化方法，其特征在于，所述确定主机访问的LPA区间并按照所述LPA区间分配足够数量的Buffer存储空间用于存储写命令数据的步骤还包括：
按照所述LPA区间分配足够数量的512Byte大小的Buffer存储空间用于存储写命令数据。
3.根据权利要求2所述的固态硬盘的写命令处理优化方法，其特征在于，所述固态硬盘在处理所述写命令时记录所述写命令访问LPA区间的每一个LPA内的多个LBA保存数据Buffer起始地址的步骤还包括：
固态硬盘在处理所述写命令时记录所述写命令访问LPA区间的每一个LPA内的8个LBA保存数据Buffer起始地址。
4.一种固态硬盘的写命令处理优化装置，其特征在于，所述固态硬盘的写命令处理优化装置包括：
获取模块，所述获取模块用于获取主机下发的写命令；
分配模块，所述分配模块用于确定主机访问的LPA区间并按照所述LPA区间分配足够数量的Buffer存储空间用于存储写命令数据；
记录模块，所述记录模块用于固态硬盘在处理所述写命令时记录所述写命令访问LPA区间的每一个LPA内的多个LBA保存数据Buffer起始地址；
释放模块，所述释放模块用于若存在多个写命令操作或者访问相同某一个LPA或者某几个LPA，则在所述LPA内，根据新数据记录的LBA区间完成对应的旧数据LBA区间Buffer释放，进而完成资源的回收；
合并模块，所述合并模块用于将新数据记录的有效LBA Buffer地址关系合并到旧数据的对应关系当中以完成数据替换操作。
5.根据权利要求4所述的固态硬盘的写命令处理优化装置，其特征在于，所述分配模块还用于：
按照所述LPA区间分配足够数量的512Byte大小的Buffer存储空间用于存储写命令数据。
6.根据权利要求5所述的固态硬盘的写命令处理优化装置，其特征在于，所述记录模块还用于：
固态硬盘在处理所述写命令时记录所述写命令访问LPA区间的每一个LPA内的8个LBA保存数据Buffer起始地址。
7.一种计算机设备，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3中任一项所述方法的步骤。
8.一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3中任一项所述的方法的步骤。
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