CN115878038A

CN115878038A - 提升固态硬盘读性能的实现方法、装置和计算机设备

Info

Publication number: CN115878038A
Application number: CN202211583261.1A
Authority: CN
Inventors: 冯元元; 徐伟华; 李敏秋
Original assignee: Suzhou Yilian Information System Co Ltd
Current assignee: Suzhou Yilian Information System Co Ltd
Priority date: 2022-12-09
Filing date: 2022-12-09
Publication date: 2023-03-31

Abstract

本申请涉及一种提升固态硬盘读性能的实现方法、装置、计算机设备和存储介质，其中该方法包括：获取主机下发的读命令，判断所述读命令是否为4K读命令；若所述读命令为4K读命令，则继续判断所述读命令是否与HW循环Buffer中存储的已完成的4K读命令为同一数据；若为同一数据，则从HW循环Buffer中直接读取4K数据；若不为同一数据，则继续判断FW循环Buffer中是否有存储同样的读数据；若FW循环Buffer中存储同样的读数据，则从FW循环Buffer中直接读取4K数据。本发明可以减少从NAND处读取数据所花费的时间，以此提升固态硬盘的读性能。

Description

提升固态硬盘读性能的实现方法、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，特别是涉及一种提升固态硬盘读性能的实现方法、装置、计算机设备和存储介质。

背景技术

SSD(Solid State Drive，固态硬盘)作为一种新型存储介质，其采用NAND颗粒作为数据存储，已经广泛应用于PC，笔记本，服务器等各个领域并逐渐取代HDD(Hard DiskDrive，机械硬盘)成为存储领域的主流应用产品，相比于传统HDD具有更高的读写速度，更低的功耗，更好的抗摔性等明显优点。

目前，传统技术中正常的读流程是：主机(host)下发命令到主控芯片，主控芯片通过NAND提供的指令进行命令下发，主控芯片通过NAND提供的指令进行数据读取，主控芯片将数据传递至主机。其中，从NAND处读取数据花费的时间是重要性能瓶颈之一，如能减少此处的时间花费，固态硬盘的读性能也相应能提升。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种提升固态硬盘读性能的实现方法、装置、计算机设备和存储介质。

一种提升固态硬盘读性能的实现方法，所述方法包括：

获取主机下发的读命令，判断所述读命令是否为4K读命令；

若所述读命令为4K读命令，则继续判断所述读命令是否与HW循环Buffer中存储的已完成的4K读命令为同一数据；

若为同一数据，则从HW循环Buffer中直接读取4K数据；

若不为同一数据，则继续判断FW循环Buffer中是否有存储同样的读数据；

若FW循环Buffer中存储同样的读数据，则从FW循环Buffer中直接读取4K数据。

在其中一个实施例中，在所述若不为同一数据，则继续判断FW循环Buffer中是否有存储同样的读数据的步骤之后还包括：

若FW循环Buffer中并没有存储同样的读数据，则触发正常的读数据流程，从NAND处读取数据；

将读取到的数据存储进入HW循环Buffer。

在其中一个实施例中，在所述将读取到的数据存储进入HW循环Buffer的步骤之后还包括：

判断当前CPU是否为空闲状态；

若当前CPU为空闲状态则将读取到的数据存储进入FW循环Buffer。

在其中一个实施例中，在所述判断当前CPU是否为空闲状态的步骤之后还包括：

若当前CPU不为空闲状态则直接结束。

一种提升固态硬盘读性能的实现装置，所述提升固态硬盘读性能的实现装置包括：

第一判断模块，所述第一判断模块用于获取主机下发的读命令，判断所述读命令是否为4K读命令；

第二判断模块，所述第二判断模块用于若所述读命令为4K读命令，则继续判断所述读命令是否与HW循环Buffer中存储的已完成的4K读命令为同一数据；

第一读取模块，所述第一读取模块用于若为同一数据，则从HW循环Buffer中直接读取4K数据；

第三判断模块，所述第三判断模块用于若不为同一数据，则继续判断FW循环Buffer中是否有存储同样的读数据；

第二读取模块，所述第二读取模块用于若FW循环Buffer中存储同样的读数据，则从FW循环Buffer中直接读取4K数据。

在其中一个实施例中，所述装置还包括第三读取模块，所述第三读取模块用于：

将读取到的数据存储进入HW循环Buffer。

在其中一个实施例中，所述装置还包括第四判断模块，所述第四判断模块用于：

判断当前CPU是否为空闲状态；

在其中一个实施例中，所述第四判断模块还用于：

若当前CPU不为空闲状态则直接结束。

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。

上述提升固态硬盘读性能的实现方法、装置、计算机设备和存储介质获取主机下发的读命令，判断所述读命令是否为4K读命令；若所述读命令为4K读命令，则继续判断所述读命令是否与HW循环Buffer中存储的已完成的4K读命令为同一数据；若为同一数据，则从HW循环Buffer中直接读取4K数据；若不为同一数据，则继续判断FW循环Buffer中是否有存储同样的读数据；若FW循环Buffer中存储同样的读数据，则从FW循环Buffer中直接读取4K数据。本发明根据软硬件资源情况，存储已经完成的读命令信息，当新的读命令需要获取的信息如果已经缓存，则不再通过NAND获取，直接通过缓存获取需要读的信息。此外，通过引入HW以及FW循环Buffer进行4K数据缓存，可以减少从NAND处读取数据所花费的时间，以此提升固态硬盘的读性能。

附图说明

图1为现有技术中正常读流程处理的示意图；

图2为一个实施例中提升固态硬盘读性能的实现方法的流程示意图；

图3为另一个实施例中提升固态硬盘读性能的实现方法的流程示意图；

图4为再一个实施例中提升固态硬盘读性能的实现方法的流程示意图；

图5为一个实施例中提升固态硬盘读性能的实现装置的结构框图；

图6为另一个实施例中提升固态硬盘读性能的实现装置的结构框图；

图7为再一个实施例中提升固态硬盘读性能的实现装置的结构框图；

图8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，传统技术中正常的读流程可参考图1所示，包括：主机(host)下发命令到主控芯片，主控芯片通过NAND提供的指令进行命令下发，主控芯片通过NAND提供的指令进行数据读取，主控芯片将数据传递至主机。其中，从NAND处读取数据花费的时间是重要性能瓶颈之一(如图1中计划优化的地方)，如能减少此处的时间花费，固态硬盘的读性能也相应能提升。

基于此，本发明提出了一种提升固态硬盘读性能的实现方法，旨在可以优化数据传输的速度。

在一个实施例中，如图2所示，提供了一种提升固态硬盘读性能的实现方法，该方法包括：

步骤202，获取主机下发的读命令，判断所述读命令是否为4K读命令；

步骤204，若所述读命令为4K读命令，则继续判断所述读命令是否与HW循环Buffer中存储的已完成的4K读命令为同一数据；

步骤206，若为同一数据，则从HW循环Buffer中直接读取4K数据；

步骤208，若不为同一数据，则继续判断FW循环Buffer中是否有存储同样的读数据；

步骤210，若FW循环Buffer中存储同样的读数据，则从FW循环Buffer中直接读取4K数据。

在本实施例中，提供了一种提升固态存储设备读性能的方法，在该方法中可以根据软硬件资源情况，存储已经完成的读命令信息；新的读命令需要获取的信息如果已经缓存，则不再通过NAND获取，直接通过缓存获取需要读的信息。

具体地，首先，获取主机下发的读命令，判断该读命令是否为4K读命令。若读命令不为4K读命令，则直接结束。若读命令为4K读命令，则继续判断读命令是否与HW循环Buffer中存储的已完成的4K读命令为同一数据；若为同一数据，则从HW循环Buffer中直接读取4K数据。

若不为同一数据，则继续判断FW循环Buffer中是否有存储同样的读数据。若FW循环Buffer中存储同样的读数据，则从FW循环Buffer中直接读取4K数据。

在本实施例中，引入HW、FW循环Buffer进行4K数据缓存。其中，此处有两个Buffer，一个是HW循环Buffer，由HW直接存储和读取，速度快，但空间小，另一个是FW循环Buffer，由FW根据当前CPU运行状态，如果CPU忙则不做，如果CPU空闲，则通过FW将数据存储到FW循环Buffer中(该Buffer较大)。

在本实施例中，获取主机下发的读命令，判断读命令是否为4K读命令；若读命令为4K读命令，则继续判断读命令是否与HW循环Buffer中存储的已完成的4K读命令为同一数据；若为同一数据，则从HW循环Buffer中直接读取4K数据；若不为同一数据，则继续判断FW循环Buffer中是否有存储同样的读数据；若FW循环Buffer中存储同样的读数据，则从FW循环Buffer中直接读取4K数据。本方案根据软硬件资源情况，存储已经完成的读命令信息，当新的读命令需要获取的信息如果已经缓存，则不再通过NAND获取，直接通过缓存获取需要读的信息。此外，通过引入HW以及FW循环Buffer进行4K数据缓存，可以减少从NAND处读取数据所花费的时间，以此提升固态硬盘的读性能。

在一个实施例中，如图3所示，提供了一种提升固态硬盘读性能的实现方法，该方法在若不为同一数据，则继续判断FW循环Buffer中是否有存储同样的读数据的步骤之后还包括：

步骤302，若FW循环Buffer中并没有存储同样的读数据，则触发正常的读数据流程，从NAND处读取数据；

步骤304，将读取到的数据存储进入HW循环Buffer；

步骤306，判断当前CPU是否为空闲状态；

步骤308，若当前CPU为空闲状态则将读取到的数据存储进入FW循环Buffer；若当前CPU不为空闲状态则直接结束。

参考图4所示，在本实施例中提供了一个完整的提升固态硬盘读性能的实现方法，该方法具体的实现步骤如下：

4.1、开始，下一步执行流程4.2。

4.2、判断是否是4K读命令，如果是执行流程4.3，如果否则执行流程4.11。

4.3、判断是否与HW循环Buffer中存储的已完成的4K读命令为同一数据，如果是执行流程4.4，如果否则执行流程4.5。

4.4、从HW循环Buffer中直接读取4K数据，下一步执行流程4.11。

4.5、判断FW Buffer中是否有存储同样的读数据，如果是执行流程4.6，如果否则执行流程4.7。

4.6、从FW循环buffer中直接读取4K数据，下一步执行流程4.11。

4.7、触发正常的读数据流程，从NAND处读取数据，下一步执行流程4.8。

4.8、HW存储此笔数据进入HW循环Buffer，下一步执行流程4.9。

4.9、判断CPU是否空闲，如果是执行流程4.10，如果否则执行流程4.11。

4.10、存储数据进入FW Buffer，下一步执行流程4.11。

4.11、结束。

应该理解的是，虽然图1-4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1-4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5所示，提供了一种提升固态硬盘读性能的实现装置500，该装置包括：

第一判断模块501，所述第一判断模块用于获取主机下发的读命令，判断所述读命令是否为4K读命令；

第二判断模块502，所述第二判断模块用于若所述读命令为4K读命令，则继续判断所述读命令是否与HW循环Buffer中存储的已完成的4K读命令为同一数据；

第一读取模块503，所述第一读取模块用于若为同一数据，则从HW循环Buffer中直接读取4K数据；

第三判断模块504，所述第三判断模块用于若不为同一数据，则继续判断FW循环Buffer中是否有存储同样的读数据；

第二读取模块505，所述第二读取模块用于若FW循环Buffer中存储同样的读数据，则从FW循环Buffer中直接读取4K数据。

在一个实施例中，如图6所示，提供了一种提升固态硬盘读性能的实现装置500，该装置还包括第三读取模块506，所述第三读取模块用于：

将读取到的数据存储进入HW循环Buffer。

在一个实施例中，如图7所示，提供了一种提升固态硬盘读性能的实现装置500，该装置还包括第四判断模块507，所述第四判断模块用于：

判断当前CPU是否为空闲状态；

在一个实施例中，第四判断模块507还用于：

若当前CPU不为空闲状态则直接结束。

关于提升固态硬盘读性能的实现装置的具体限定可以参见上文中对于提升固态硬盘读性能的实现方法的限定，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8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提升固态硬盘读性能的实现方法。

本领域技术人员可以理解，图8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种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

1.一种提升固态硬盘读性能的实现方法，所述方法包括：

获取主机下发的读命令，判断所述读命令是否为4K读命令；

若为同一数据，则从HW循环Buffer中直接读取4K数据；

2.根据权利要求1所述的提升固态硬盘读性能的实现方法，其特征在于，在所述若不为同一数据，则继续判断FW循环Buffer中是否有存储同样的读数据的步骤之后还包括：

将读取到的数据存储进入HW循环Buffer。

3.根据权利要求2所述的提升固态硬盘读性能的实现方法，其特征在于，在所述将读取到的数据存储进入HW循环Buffer的步骤之后还包括：

判断当前CPU是否为空闲状态；

4.根据权利要求3所述的提升固态硬盘读性能的实现方法，其特征在于，在所述判断当前CPU是否为空闲状态的步骤之后还包括：

若当前CPU不为空闲状态则直接结束。

5.一种提升固态硬盘读性能的实现装置，其特征在于，所述提升固态硬盘读性能的实现装置包括：

6.根据权利要求5所述的提升固态硬盘读性能的实现方法，其特征在于，所述装置还包括第三读取模块，所述第三读取模块用于：

将读取到的数据存储进入HW循环Buffer。

7.根据权利要求6所述的提升固态硬盘读性能的实现方法，其特征在于，所述装置还包括第四判断模块，所述第四判断模块用于：

判断当前CPU是否为空闲状态；

8.根据权利要求7所述的提升固态硬盘读性能的实现方法，其特征在于，所述第四判断模块还用于：

若当前CPU不为空闲状态则直接结束。

9.一种计算机设备，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4中任一项所述方法的步骤。

10.一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4中任一项所述的方法的步骤。