CN115629720B - 基于闪存为介质的存储设备上的非对称条带化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于闪存为介质的存储设备上的非对称条带化方法，将设备逻辑块被分成若干个小块，就是区块，所有的区块都通过同一张滑动映射表来转换主机逻辑块地址和设备逻辑块地址；区块是设备逻辑块的一段范围，区域表示了一段设备逻辑块的范围n；通过滑动映射表把主机逻辑块地址转换成设备逻辑块地址。本发明可以大大降低工厂筛选闪存的标准；分片上多出来的闪存块可以被用来补偿那些坏块过多的分片。
Description
技术领域
本发明涉及一种非对称条带化方法，具体涉及基于闪存为介质的存储设备上的非对称条带化方法。
背景技术
对于以闪存为介质的存储设备，客户在读写性能上的期望变得越来越高。要满足这种期望，最简单的方式就是对读写进行并行操作。有一种数据条带化技术，在收到读写命令时，把需要传输的数据拆开并通过轮询的方式分发到每个分片上。由于数据所在的每个分片都是可以完全独立进行操作的，在所有的分片上同时操作数据可以极大的提高总体性能。
为了保证并行操作，每个分片要独立管理自己的闪存块，这些闪存块中随机分布着的坏块，导致了每个分片上可以用的闪存块个数并不相同。每个分片上可用的闪存块个数不同会导致一种情况，就是设备本身的闪存坏块总数并不影响标称的容量，但是某个分片上的坏块数已经导致该分片的容量无法达标。图1，比如，某个固态硬盘有4个分片，该固态硬盘的标称容量是40000个闪存块。因为坏块分布的原因，分片1有10300个可用闪存块，分片2有 10500个可用闪存块，分片3有10850个可用闪存块，而分片4 只有9950个可用闪存块。尽管该固态硬盘上的闪存块总数达到了46000，满足了标称容量，但是由于分片 4 无法达到每个分片应有的平均闪存块个数，这块固态硬盘无法使用常规的数据条带化技术。
生产制造时，可以通过设置较高的筛选标准来避免这种情况。但是这里有两个问题，一个是产能，一个是浪费资源。
1．产能：提高筛选闪存坏块的标准会导致大量的闪存被筛选成次品。从而降低产能。并且被筛选成次品的闪存依然拥有不少有效的闪存块，如何利用这些次品将会成为一个新的问题。
2．浪费资源：筛选出来的闪存，每个分片都拥有超过标称容量的闪存块，这些多出来的闪存块除了被用来替换未来可能出现的坏块外，并没有任何其他用处。
发明内容
为解决上述背景技术中的问题，本发明提供一种基于闪存为介质的存储设备上的非对称条带化方法。
本发明提供如下技术方案：
基于闪存为介质的存储设备上的非对称条带化方法，
S1、将设备逻辑块被分成若干个小块，就是区块，所有的区块都通过同一张滑动映射表来转换主机逻辑块地址和设备逻辑块地址；
S2、区块是设备逻辑块的一段范围，区域表示了一段设备逻辑块的范围n；
S3、通过滑动映射表把主机逻辑块地址转换成设备逻辑块地址：
S31.首先定义每个区块支持的设备逻辑块地址个数和主机逻辑块地址个数；
S32.获得每个区块的设备逻辑块首地址；
S33.获得滑动映射表的索引；
S34.最终将主机逻辑块地址转换为设备逻辑块地址，设备逻辑块地址=设备逻辑块首地址+设备逻辑块地址偏移。
在上述技术方案中，步骤S2中，
区块0：设备逻辑块地址 0~n-1；
区块1：设备逻辑块地址 n~2n-1；
区块2：设备逻辑块地址 2n~3n-1；
区块 m：设备逻辑块地址 m*n ~(m+1)*n–1。
在上述技术方案中，所述步骤S31中，
（1）设备逻辑块地址个数：每个区块支持的设备逻辑块地址个数；
（2）主机逻辑块地址个数：滑动映射表支持的主机逻辑块地址个数；
因为需要跳过坏块，主机逻辑块地址个数要小于等于设备逻辑块地址个数。
在上述技术方案中，所述步骤S32中，
（1）区块号=主机逻辑块地址/主机逻辑块地址个数；
（2）设备逻辑块首地址=区块号x设备逻辑块地址个数。
所述步骤S33中，
（1）主机逻辑块地址偏移=主机逻辑块地址%主机逻辑块地址个数；
（2）主机逻辑块地址偏移就是滑动映射表的索引值，利用该值即可获得设备逻辑块地址偏移。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：当产线上装配完成闪存封装后，每个分片上的坏块分布可能非常不均匀，如果不使用本发明的优化算法，如果有分片上的闪存坏块过多，该闪存封装就会被视为坏件淘汰。而运用了本发明的算法后，通过滑动映射表把主机逻辑块地址转换成设备逻辑块地址,闪存坏块过多的封装仍然能被保留且正常使用。
附图说明
图1为现有技术中在固态硬盘上应用的传统条带化技术图。
图2为本发明的滑动映射表图。
图3为通过区域表示了一段设备逻辑块的范围n。
实施方式
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，都属于本发明保护的范围。
本发明非对称数据条带的目的是为了解决传统条带化技术所遇到的问题，统筹考虑：
i.在同一块固态硬盘内，允许每个分片有不同的容量，如果某个分片因为坏块过多而无法达到标称容量，可以用其它分片上的闪存块进行补偿。
ii.分片的坏块越多，在分发数据时越不容易被非对称条带化技术选中，坏块越多则分片上的容量越小；
iii.分片的坏块越少，在分发数据时越容易被非对称条带化技术选中，坏块越少则分片上的容量越大。
非对称数据条带化技术需要根据每个分片上的坏块分布来创建不同的分发方式，这种分发方式会周期性的跳过每个分片上的坏块。由于每个分片上分布的坏块数量并不相同，坏块越多的分片被跳过的频率越高。所以几乎没有办法用一个统一的公式来把主机逻辑块地址转换成设备逻辑块地址。而针对这种地址转换的计算必须得是简单并且低开销的，图2所示，滑动映射表就是基于这个需求产生的。
本发明的基于闪存为介质的存储设备上的非对称条带化方法，
S1、常规情况下主机逻辑块地址转换到设备逻辑块的方式还是沿用了传统的轮询方式，这种转换方式先计算出分片号再得到相应分片上的设备逻辑块地址；
S2、但如果在转换时遇到了坏块，则会跳过相应的坏块并把主机逻辑块地址滑动映射到下一个分片上；
S3、滑动出现的频率等同于每个分片上出现坏块的频率；
1.坏块越多，该分片上出现滑动的频率越高；
2.坏块越少，则该分片上出现滑动的频率越低；
3.需要滑动的位置的分布式均匀且一致的；
S4、滑动映射表在固态硬盘出厂前就已经生成，滑动映射表上有效逻辑块的个数：由于滑动映射的存在，有效的主机逻辑块个数需要少于滑动映射表的总体容量，并且每个固态硬盘上的滑动映射表的总体容量也是不同的；
主机逻辑块在滑动映射表的个数≤滑动映射表支持的设备逻辑块个数；
S5、区块：设备逻辑块数量巨大，如果让滑动映射表和每一个设备逻辑块一一对应，那将使得滑动映射表非常巨大。这样也是没有必要的。在这里，所有的设备逻辑块被分成若干个小块。这些小块，就是区块。所有的区块都通过同一张滑动映射表来转换主机逻辑块地址和设备逻辑块地址。
S6、区块是设备逻辑块的一段范围。以上图3示通过区域表示了一段设备逻辑块的范围n；
1.区块0：设备逻辑块地址 0~n-1；
2.区块1：设备逻辑块地址 n~2n-1；
3.区块2：设备逻辑块地址 2n~3n-1；
4.……
5.区块 m：设备逻辑块地址 m*n ~(m+1)*n–1。
S7、如何通过滑动映射表把主机逻辑块地址转换成设备逻辑块地址：
S71.首先定义每个区块支持的设备逻辑块地址个数和主机逻辑块地址个数:
1.设备逻辑块地址个数：每个区块支持的设备逻辑块地址个数；
2.主机逻辑块地址个数：滑动映射表支持的主机逻辑块地址个数因为需要跳过坏块，主机逻辑块地址个数要小于等于设备逻辑块地址个数。
S72.获得每个区块的设备逻辑块首地址：
1.区块号=主机逻辑块地址/主机逻辑块地址个数；
2.设备逻辑块首地址=区块号x设备逻辑块地址个数。
S73.获得滑动映射表的索引：
1.主机逻辑块地址偏移=主机逻辑块地址%主机逻辑块地址个数；
主机逻辑块地址数除于主机逻辑块地址个数，取余数，得主机逻辑块地址偏移数；
2.主机逻辑块地址偏移就是滑动映射表的索引值，利用该值即可获得设备逻辑块地址偏移。
S74.最终将主机逻辑块地址转换为设备逻辑块地址的公式为：设备逻辑块地址=设备逻辑块首地址+设备逻辑块地址偏移。
当产线上装配完成闪存封装后，每个分片上的坏块分布可能非常不均匀，如果不使用本发明的优化算法，如果有分片上的闪存坏块过多，该闪存封装就会被视为坏件淘汰。而运用了本发明的算法后，通过滑动映射表把主机逻辑块地址转换成设备逻辑块地址,闪存坏块过多的封装仍然能被保留且正常使用。
本发明可以大大降低工厂筛选闪存的标准；分片上多出来的闪存块可以被用来补偿那些坏块过多的分片。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.基于闪存为介质的存储设备上的非对称条带化方法，其特征在于：
S1、将设备逻辑块被分成若干个小块，就是区块，所有的区块都通过同一张滑动映射表来转换主机逻辑块地址和设备逻辑块地址，滑动映射表是一种跳过坏块的把主机逻辑块地址滑动映射到下一个分片上操作的映射表；
S2、区块是设备逻辑块的一段范围，区域表示了一段设备逻辑块的范围n，区域指代n个区块；
S3、通过滑动映射表把主机逻辑块地址转换成设备逻辑块地址：
S31.首先定义每个区块支持的设备逻辑块地址个数和主机逻辑块地址个数；
S32.获得每个区块的设备逻辑块首地址；
S33.获得滑动映射表的索引；
S34.最终将主机逻辑块地址转换为设备逻辑块地址，设备逻辑块地址=设备逻辑块首地址+设备逻辑块地址偏移。
2.根据权利要求1所述的基于闪存为介质的存储设备上的非对称条带化方法，其特征在于：步骤S2中，
区块0：设备逻辑块地址 0~n-1；
区块1：设备逻辑块地址 n~2n-1；
区块2：设备逻辑块地址 2n~3n-1；
区块 m：设备逻辑块地址 m*n ~(m+1)*n–1。
3.根据权利要求1所述的基于闪存为介质的存储设备上的非对称条带化方法，其特征在于：所述步骤S31中，
（1）设备逻辑块地址个数：每个区块支持的设备逻辑块地址个数；
（2）主机逻辑块地址个数：滑动映射表支持的主机逻辑块地址个数；
因为需要跳过坏块，主机逻辑块地址个数要小于等于设备逻辑块地址个数。
4.根据权利要求1所述的基于闪存为介质的存储设备上的非对称条带化方法，其特征在于：所述步骤S32中，
（1）区块号=主机逻辑块地址/主机逻辑块地址个数；
（2）设备逻辑块首地址=区块号x设备逻辑块地址个数。
5.根据权利要求1所述的基于闪存为介质的存储设备上的非对称条带化方法，其特征在于：所述步骤S33中，
（1）主机逻辑块地址偏移=主机逻辑块地址%主机逻辑块地址个数；
（2）主机逻辑块地址偏移就是滑动映射表的索引值，利用该值即可获得设备逻辑块地址偏移。
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Application publication date: 20230120 Assignee: Suzhou Heyu Finance Leasing Co.,Ltd. Assignor: Pengti storage technology (Nanjing) Co.,Ltd. Contract record no.: X2023980046093 Denomination of invention: Asymmetric Striping Method on Storage Devices Based on Flash Memory Granted publication date: 20230728 License type: Exclusive License Record date: 20231110 |
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Denomination of invention: Asymmetric Striping Method on Storage Devices Based on Flash Memory as Medium Effective date of registration: 20231116 Granted publication date: 20230728 Pledgee: Suzhou Heyu Finance Leasing Co.,Ltd. Pledgor: Pengti storage technology (Nanjing) Co.,Ltd. Registration number: Y2023980065408 |