CN116400852A - 固态硬盘写性能的优化方法、装置、计算机设备及存储介质 - Google Patents

固态硬盘写性能的优化方法、装置、计算机设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及固态硬盘写性能的优化方法、装置、计算机设备及存储介质，该方法，包括：判断主机下发的命令是否为写命令；若该命令是写命令，则给逻辑地址分配物理地址；判断逻辑地址对应的映射表分片是否在映射表缓存中：若映射表分片在映射表缓存中，则更新映射，将映射存入临时映射缓存；若映射表分片不在映射表缓存中，则标记待合并映射分片位图，若临时映射缓存已存满，即触发临时映射缓存加载合并；将数据写入包含物理地址的NAND中。本发明通过将写入过程新生成映射做临时缓存，然后批量从NAND加载更新映射表，使得需加载映射表场景的随机写性能大幅提升。

Description

固态硬盘写性能的优化方法、装置、计算机设备及存储介质
技术领域
本发明涉及固态硬盘写性能优化技术领域，尤其是指固态硬盘写性能的优化方法、装置、计算机设备及存储介质。
背景技术
DRAM-less固态硬盘对于读写命令需要访问映射表时，通常采用前台立即加载的策略，如此实现相对简单，但性能会有较大损失，具体地，DRAM-less固态硬盘能够缓存的映射表较小，对于大范围随机读写访问，需要频繁加载并回写映射表，这些映射表的加载和回写操作对系统性能有较大影响。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供固态硬盘写性能的优化方法、装置、计算机设备及存储介质。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
第一方面，本实施例提供了一种固态硬盘写性能的优化方法，包括以下步骤：
判断主机下发的命令是否为写命令；
若该命令是写命令，则给逻辑地址分配物理地址；
判断逻辑地址对应的映射表分片是否在映射表缓存中：
若映射表分片在映射表缓存中，则更新映射，将映射存入临时映射缓存；
若映射表分片不在映射表缓存中，则标记待合并映射分片位图，若临时映射缓存已存满，即触发临时映射缓存加载合并；
将数据写入包含物理地址的NAND中。
其进一步技术方案为：所述临时映射缓存指的是一张物理地址到逻辑地址的反向映射表，该映射表对应一段连续的物理地址空间。
其进一步技术方案为：所述临时映射缓存加载合并，包括以下步骤：
将临时映射缓存按逻辑地址从小到大排序；
遍历待合并映射表分片位图；
判断待合并映射表分片位图是否为空；
若待合并映射表分片位图不为空，则判断空闲映射表缓存是否低于阈值；
若空闲映射表缓存不低于阈值，则按顺序加载待合并映射分片到空闲映射表缓存；
将空闲映射表缓存和排序后的临时映射缓存合并。
其进一步技术方案为：所述判断主机下发的命令是否为写命令步骤之后，还包括：
若该命令不是写命令，则该命令为读命令，判断逻辑地址对应的映射表分片是否在映射表缓存中：
若映射表分片在映射表缓存中，则查询映射表读取映射，从NAND中读取数据；
若映射表分片不在映射表缓存中，则检查待合并映射分片位图；若待合并映射分片位图被标记，则进行临时映射缓存加载合并；若待合并映射分片位图未被标记，则加载对应的映射表。
第二方面，本实施例提供了一种固态硬盘写性能的优化装置，包括：第一判断单元、分配单元、第二判断单元、更新存入单元、标记触发单元及写入单元；
所述第一判断单元，用于判断主机下发的命令是否为写命令；
所述分配单元，用于若该命令是写命令，则给逻辑地址分配物理地址；
所述第二判断单元，用于判断逻辑地址对应的映射表分片是否在映射表缓存中：
所述更新存入单元，用于若映射表分片在映射表缓存中，则更新映射，将映射存入临时映射缓存；
所述标记触发单元，用于若映射表分片不在映射表缓存中，则标记待合并映射分片位图，若临时映射缓存已存满，即触发临时映射缓存加载合并；
所述写入单元，用于将数据写入包含物理地址的NAND中。
其进一步技术方案为：所述临时映射缓存指的是一张物理地址到逻辑地址的反向映射表，该映射表对应一段连续的物理地址空间。
其进一步技术方案为：所述临时映射缓存加载合并，包括：排序模块、遍历模块、第一判断模块、第二判断模块、加载模块及合并模块；
所述排序模块，用于将临时映射缓存按逻辑地址从小到大排序；
所述遍历模块，用于遍历待合并映射表分片位图；
所述第一判断模块，用于判断待合并映射表分片位图是否为空；
所述第二判断模块，用于若待合并映射表分片位图不为空，则判断空闲映射表缓存是否低于阈值；
所述加载模块，用于若空闲映射表缓存不低于阈值，则按顺序加载待合并映射分片到空闲映射表缓存；
所述合并模块，用于将空闲映射表缓存和排序后的临时映射缓存合并。
其进一步技术方案为：所述装置还包括：第三判断单元、查询读取单元及检查单元；
所述第三判断单元，用于若该命令不是写命令，则该命令为读命令，判断逻辑地址对应的映射表分片是否在映射表缓存中：
所述查询读取单元，用于若映射表分片在映射表缓存中，则查询映射表读取映射，从NAND中读取数据；
所述检查单元，用于若映射表分片不在映射表缓存中，则检查待合并映射分片位图；若待合并映射分片位图被标记，则进行临时映射缓存加载合并；若待合并映射分片位图未被标记，则加载对应的映射表。
第三方面，本实施例提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器及处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述所述的固态硬盘写性能的优化方法。
第四方面，本实施例提供了一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时可实现如上述所述的固态硬盘写性能的优化方法。
本发明与现有技术相比的有益效果是：通过将写入过程新生成映射做临时缓存，然后批量从NAND加载更新映射表，使得需加载映射表场景的随机写性能大幅提升。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的固态硬盘写性能的优化方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的写流程的应用场景示意图；
图3为本发明实施例提供的读流程的应用场景示意图；
图4为本发明实施例提供的临时映射缓存加载合并的流程示意图；
图5为本发明实施例提供的临时映射缓存加载合并的应用场景示意图；
图6为本发明实施例提供的固态硬盘写性能的优化装置的示意性框图；
图7为本发明实施例提供的临时映射缓存加载合并的示意性框图；
图8为本发明实施例提供的计算机设备的示意性框图。
具体实施方式
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。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
请参阅图1所示的具体实施例，本发明公开了一种固态硬盘写性能的优化方法，包括以下步骤：
S1，判断主机下发的命令是否为写命令；
S2，若该命令是写命令，则给逻辑地址分配物理地址；
S3，判断逻辑地址对应的映射表分片是否在映射表缓存中：
S4，若映射表分片在映射表缓存中，则更新映射，将映射存入临时映射缓存；
S5，若映射表分片不在映射表缓存中，则标记待合并映射分片位图，若临时映射缓存已存满，即触发临时映射缓存加载合并；
具体地，当临时映射缓存已存满或读命令对应的映射表分片处于待加载合并状态，则会触发临时映射缓存加载合并。
S6，将数据写入包含物理地址的NAND中。
在一实施例中，所述临时映射缓存指的是一张物理地址到逻辑地址的反向映射表，该映射表对应一段连续的物理地址空间。参阅图2所示，其中的a/b/c/b映射到连续物理地址空间A-D。
在一实施例中，参阅图1和图3所示，所述判断主机下发的命令是否为写命令步骤之后，还包括：
S7，若该命令不是写命令，则该命令为读命令，判断逻辑地址对应的映射表分片是否在映射表缓存中：
S8，若映射表分片在映射表缓存中，则查询映射表读取映射，从NAND中读取数据；
S9，若映射表分片不在映射表缓存中，则检查待合并映射分片位图；若待合并映射分片位图被标记，则进行临时映射缓存加载合并；若待合并映射分片位图未被标记，则加载对应的映射表。
在一实施例中，参阅图4至图5所示，所述临时映射缓存加载合并，包括以下步骤：
A1，将临时映射缓存按逻辑地址从小到大排序；
A2，遍历待合并映射表分片位图；
A3，判断待合并映射表分片位图是否为空；
A4，若待合并映射表分片位图不为空，则判断空闲映射表缓存是否低于阈值；
A5，若空闲映射表缓存不低于阈值，则按顺序加载待合并映射分片到空闲映射表缓存；
具体地，假定映射表缓存总大小是100，则空闲映射表低于阈值可设定为总大小一半，即50。
A6，将空闲映射表缓存和排序后的临时映射缓存合并。
在一实施例中，判断待合并映射表分片位图是否为空步骤之后，还包括：
A7，若待合并映射表分片位图为空，则临时映射缓存合并完成。
在一实施例中，判断空闲映射表缓存是否低于阈值步骤之后，还包括：
A8，若空闲映射表缓存低于阈值，则将脏映射表缓存写入NAND中。
在一实施例中，将空闲映射表缓存和排序后的临时映射缓存合并步骤之后，还包括：
A9，清除对应待合并映射分片，并标记对应映射表缓存为脏，然后返回执行判断待合并映射表分片位图是否为空。
本发明通过将写入过程新生成映射做临时缓存，然后批量从NAND加载更新映射表，使得需加载映射表场景的随机写性能大幅提升。
请参阅图6所示，本发明还公开了一种固态硬盘写性能的优化装置，包括：第一判断单元10、分配单元20、第二判断单元30、更新存入单元40、标记触发单元50及写入单元60；
所述第一判断单元10，用于判断主机下发的命令是否为写命令；
所述分配单元20，用于若该命令是写命令，则给逻辑地址分配物理地址；
所述第二判断单元30，用于判断逻辑地址对应的映射表分片是否在映射表缓存中：
所述更新存入单元40，用于若映射表分片在映射表缓存中，则更新映射，将映射存入临时映射缓存；
所述标记触发单元50，用于若映射表分片不在映射表缓存中，则标记待合并映射分片位图，若临时映射缓存已存满，即触发临时映射缓存加载合并；
所述写入单元60，用于将数据写入包含物理地址的NAND中。
在一实施例中，所述临时映射缓存指的是一张物理地址到逻辑地址的反向映射表，该映射表对应一段连续的物理地址空间。
在一实施例中，所述装置还包括：第三判断单元70、查询读取单元80及检查单元90；
所述第三判断单元70，用于若该命令不是写命令，则该命令为读命令，判断逻辑地址对应的映射表分片是否在映射表缓存中：
所述查询读取单元80，用于若映射表分片在映射表缓存中，则查询映射表读取映射，从NAND中读取数据；
所述检查单元90，用于若映射表分片不在映射表缓存中，则检查待合并映射分片位图；若待合并映射分片位图被标记，则进行临时映射缓存加载合并；若待合并映射分片位图未被标记，则加载对应的映射表。
在一实施例中，参阅图7所示，所述临时映射缓存加载合并，包括：排序模块11、遍历模块12、第一判断模块13、第二判断模块14、加载模块15及合并模块16；
所述排序模块11，用于将临时映射缓存按逻辑地址从小到大排序；
所述遍历模块12，用于遍历待合并映射表分片位图；
所述第一判断模块13，用于判断待合并映射表分片位图是否为空；
所述第二判断模块14，用于若待合并映射表分片位图不为空，则判断空闲映射表缓存是否低于阈值；
所述加载模块15，用于若空闲映射表缓存不低于阈值，则按顺序加载待合并映射分片到空闲映射表缓存；
所述合并模块16，用于将空闲映射表缓存和排序后的临时映射缓存合并。
在一实施例中，所述临时映射缓存加载合并，还包括：完成模块17、写入模块18及清除标记返回模块19；
所述完成模块17，用于若待合并映射表分片位图为空，则临时映射缓存合并完成；
所述写入模块18，用于若空闲映射表缓存低于阈值，则将脏映射表缓存写入NAND中；
所述清除标记返回模块19，用于清除对应待合并映射分片，并标记对应映射表缓存为脏，然后返回执行判断待合并映射表分片位图是否为空。
需要说明的是，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，上述固态硬盘写性能的优化装置和各单元的具体实现过程，可以参考前述方法实施例中的相应描述，为了描述的方便和简洁，在此不再赘述。
上述固态硬盘写性能的优化装置可以实现为一种计算机程序的形式，该计算机程序可以在如图8所示的计算机设备上运行。
请参阅图8，图8是本申请实施例提供的一种计算机设备的示意性框图；该计算机设备500可以是终端，也可以是服务器，其中，终端可以是智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式电脑、个人数字助理和穿戴式设备等具有通信功能的电子设备。服务器可以是独立的服务器，也可以是多个服务器组成的服务器集群。
参阅图8，该计算机设备500包括通过系统总线501连接的处理器502、存储器和网络接口505，其中，存储器可以包括非易失性存储介质503和内存储器504。
该非易失性存储介质503可存储操作系统5031和计算机程序5032。该计算机程序5032包括程序指令，该程序指令被执行时，可使得处理器502执行一种固态硬盘写性能的优化方法。
该处理器502用于提供计算和控制能力，以支撑整个计算机设备500的运行。
该内存储器504为非易失性存储介质503中的计算机程序5032的运行提供环境，该计算机程序5032被处理器502执行时，可使得处理器502执行一种固态硬盘写性能的优化方法。
该网络接口505用于与其它设备进行网络通信。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500的限定，具体的计算机设备500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。
其中，所述处理器502用于运行存储在存储器中的计算机程序5032，以实现如下步骤：
判断主机下发的命令是否为写命令；若该命令是写命令，则给逻辑地址分配物理地址；判断逻辑地址对应的映射表分片是否在映射表缓存中：若映射表分片在映射表缓存中，则更新映射，将映射存入临时映射缓存；若映射表分片不在映射表缓存中，则标记待合并映射分片位图，若临时映射缓存已存满，即触发临时映射缓存加载合并；将数据写入包含物理地址的NAND中。
应当理解，在本申请实施例中，处理器502可以是中央处理单元(CentralProcessingUnit，CPU)，该处理器502还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignalProcessor，DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-ProgrammableGateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。其中，通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
本领域普通技术人员可以理解的是实现上述实施例的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。该计算机程序包括程序指令，计算机程序可存储于一存储介质中，该存储介质为计算机可读存储介质。该程序指令被该计算机系统中的至少一个处理器执行，以实现上述方法的实施例的流程步骤。
因此，本发明还提供一种存储介质。该存储介质可以为计算机可读存储介质。该存储介质存储有计算机程序，其中计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时可实现上述的固态硬盘写性能的优化方法。该存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时可实现上述的方法。该程序指令包括以下步骤：
判断主机下发的命令是否为写命令；若该命令是写命令，则给逻辑地址分配物理地址；判断逻辑地址对应的映射表分片是否在映射表缓存中：若映射表分片在映射表缓存中，则更新映射，将映射存入临时映射缓存；若映射表分片不在映射表缓存中，则标记待合并映射分片位图，若临时映射缓存已存满，即触发临时映射缓存加载合并；将数据写入包含物理地址的NAND中。
所述存储介质可以是U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的计算机可读存储介质。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的。例如，各个单元的划分，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。
本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。本发明实施例装置中的单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。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，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。
该集成的单元如果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，可以存储在一个存储介质中。基于这样的理解，本发明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，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，终端，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.固态硬盘写性能的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
判断主机下发的命令是否为写命令；
若该命令是写命令，则给逻辑地址分配物理地址；
判断逻辑地址对应的映射表分片是否在映射表缓存中：
若映射表分片在映射表缓存中，则更新映射，将映射存入临时映射缓存；
若映射表分片不在映射表缓存中，则标记待合并映射分片位图，若临时映射缓存已存满，即触发临时映射缓存加载合并；
将数据写入包含物理地址的NAND中。
2.根据权利要求1所述的固态硬盘写性能的优化方法，其特征在于，所述临时映射缓存指的是一张物理地址到逻辑地址的反向映射表，该映射表对应一段连续的物理地址空间。
3.根据权利要求1所述的固态硬盘写性能的优化方法，其特征在于，所述临时映射缓存加载合并，包括以下步骤：
将临时映射缓存按逻辑地址从小到大排序；
遍历待合并映射表分片位图；
判断待合并映射表分片位图是否为空；
若待合并映射表分片位图不为空，则判断空闲映射表缓存是否低于阈值；
若空闲映射表缓存不低于阈值，则按顺序加载待合并映射分片到空闲映射表缓存；
将空闲映射表缓存和排序后的临时映射缓存合并。
4.根据权利要求1所述的固态硬盘写性能的优化方法，其特征在于，所述判断主机下发的命令是否为写命令步骤之后，还包括：
若该命令不是写命令，则该命令为读命令，判断逻辑地址对应的映射表分片是否在映射表缓存中：
若映射表分片在映射表缓存中，则查询映射表读取映射，从NAND中读取数据；
若映射表分片不在映射表缓存中，则检查待合并映射分片位图；若待合并映射分片位图被标记，则进行临时映射缓存加载合并；若待合并映射分片位图未被标记，则加载对应的映射表。
5.固态硬盘写性能的优化装置，其特征在于，包括：第一判断单元、分配单元、第二判断单元、更新存入单元、标记触发单元及写入单元；
所述第一判断单元，用于判断主机下发的命令是否为写命令；
所述分配单元，用于若该命令是写命令，则给逻辑地址分配物理地址；
所述第二判断单元，用于判断逻辑地址对应的映射表分片是否在映射表缓存中：
所述更新存入单元，用于若映射表分片在映射表缓存中，则更新映射，将映射存入临时映射缓存；
所述标记触发单元，用于若映射表分片不在映射表缓存中，则标记待合并映射分片位图，若临时映射缓存已存满，即触发临时映射缓存加载合并；
所述写入单元，用于将数据写入包含物理地址的NAND中。
6.根据权利要求5所述的固态硬盘写性能的优化装置，其特征在于，所述临时映射缓存指的是一张物理地址到逻辑地址的反向映射表，该映射表对应一段连续的物理地址空间。
7.根据权利要求5所述的固态硬盘写性能的优化装置，其特征在于，所述临时映射缓存加载合并，包括：排序模块、遍历模块、第一判断模块、第二判断模块、加载模块及合并模块；
所述排序模块，用于将临时映射缓存按逻辑地址从小到大排序；
所述遍历模块，用于遍历待合并映射表分片位图；
所述第一判断模块，用于判断待合并映射表分片位图是否为空；
所述第二判断模块，用于若待合并映射表分片位图不为空，则判断空闲映射表缓存是否低于阈值；
所述加载模块，用于若空闲映射表缓存不低于阈值，则按顺序加载待合并映射分片到空闲映射表缓存；
所述合并模块，用于将空闲映射表缓存和排序后的临时映射缓存合并。
8.根据权利要求5所述的固态硬盘写性能的优化装置，其特征在于，所述装置还包括：第三判断单元、查询读取单元及检查单元；
所述第三判断单元，用于若该命令不是写命令，则该命令为读命令，判断逻辑地址对应的映射表分片是否在映射表缓存中：
所述查询读取单元，用于若映射表分片在映射表缓存中，则查询映射表读取映射，从NAND中读取数据；
所述检查单元，用于若映射表分片不在映射表缓存中，则检查待合并映射分片位图；若待合并映射分片位图被标记，则进行临时映射缓存加载合并；若待合并映射分片位图未被标记，则加载对应的映射表。
9.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器及处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-4中任一项所述的固态硬盘写性能的优化方法。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时可实现如权利要求1-4中任一项所述的固态硬盘写性能的优化方法。
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