CN117234880A - 固态硬盘slc搬移的启动和完成时间测试方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种固态硬盘SLC搬移的启动和完成时间测试方法、装置、计算机设备和存储介质，其中该方法包括：对待测固态硬盘进行安全擦除，以使待测固态硬盘的初始状态一致；等待温度稳定后，记录待测固态硬盘的初始温度；用FIO对待测固态硬盘进行顺序写填盘，写入量为全盘容量的一定百分比并立刻记录完成时的温度；静置并记录一段时间内的每秒温度直至记录的温度小于所述初始温度和所述完成时的温度的均值且温度稳定；修改写入量的百分比并重复执行上述擦除以及温度记录的步骤；根据静置时间段内记录温度的变化判断SLC搬移的开始和结束时间。本发明可以确认是否有SLC搬移及SLC搬移的开始和完成，适用于遵从标准协议所有固态硬盘且无额外硬件成本。
Description
技术领域
本发明涉及固态硬盘测试技术领域，特别是涉及一种固态硬盘SLC搬移的启动和完成时间测试方法、装置、计算机设备和存储介质。
背景技术
SLC(Single Level Cache,单层存储单元，每个单元存储1比特，以下简称SLC)的速度快，寿命长，但价格是MLC(Multi-Level Cell，两层存储单元，每个单元存储2比特，以下简称MLC),TLC(Trinary-Level Cell，三层存储单元，每个单元存储3比特，以下简称TLC)，QLC(Quad-level cells，四层存储单元，每个单元存储4比特，以下简称QLC)等NAND介质的好几倍。目前主流的消费级固态硬盘均采用TLC介质，其写入性能带宽不到SLC的三分之一且寿命短，但优势是价格便宜、容量大，所以慢慢的成为了主流的固态硬盘。为了使基于TCL介质的固态硬盘能测试和使用固态硬盘时提供SLC介质级别的性能及满足特定场景下的高带宽需求，各家策略都是在TLC上模拟一块SLC出来做SLC缓存。在用户使用过程中，盘中的数据量会不断的增加，从而导致可用的SLC缓存大小不断的减少。当数据写入量超过缓存容量的极限时，写入速度就会明显的下降；当主机停止向固态硬盘写入数据后，固态硬盘会开始将SLC缓存中的数据搬移到TLC中，SLC缓存的清理将使读写性能恢复到模拟SLC的性能。
目前，验证固态硬盘SLC缓存性能的方法大多是在空盘和填盘50～90％的状态下等待一段时间进行性能测试。该方法不能确认SLC搬移开始和完成的具体时间，往往都是通过等待足够长时间来保证搬移的完成，如果出现盘在停止写入数据一段时间后SLC缓存没有完成释放的情况，会导致再次写入数据时的性能较低。如果有固件代码，可以通过增加搬移开始和完成的日志信息来输出SLC搬移开始和完成时间，但是不具有通用性，对于网上购买的任意固态硬盘是无法获取此类日志的。
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SLC搬移的启动和完成时间测试方法、装置、计算机设备和存储介质。
一种固态硬盘SLC搬移的启动和完成时间测试方法，所述方法包括：
对待测固态硬盘进行安全擦除，以使待测固态硬盘的初始状态一致；
等待温度稳定后，记录待测固态硬盘的初始温度；
用FIO对待测固态硬盘进行顺序写填盘，写入量为全盘容量的一定百分比并立刻记录完成时的温度；
静置并记录一段时间内的每秒温度直至记录的温度小于所述初始温度和所述完成时的温度的均值且温度稳定；
修改写入量的百分比并重复执行上述擦除以及温度记录的步骤；
根据静置时间段内记录温度的变化判断SLC搬移的开始和结束时间。
在其中一个实施例中，所述用FIO对待测固态硬盘进行顺序写填盘，写入量为全盘容量的一定百分比并立刻记录完成时的温度的步骤包括：
用FIO对待测固态硬盘进行顺序写填盘，写入量为全盘容量的10％并立刻记录完成时的温度。
在其中一个实施例中，所述修改写入量的百分比并重复执行上述擦除以及温度记录的步骤：
依次修改写入量为20％、30％、50％、70％、90％、100％，并重复执行上述擦除以及温度记录的步骤。
在其中一个实施例中，所述根据静置时间段内记录温度的变化判断SLC搬移的开始和结束时间的步骤包括：
当记录的温度在一定的连续时间内维持正增长，则维持正增长的初始时刻为SLC搬移开始的时间；
当记录的温度在一定的连续时间内维持负增长，则维持负增长的初始时刻为SLC搬移结束的时间。
一种固态硬盘SLC搬移的启动和完成时间测试装置，所述装置包括：
安全擦除模块，所述安全擦除模块用于对待测固态硬盘进行安全擦除，以使待测固态硬盘的初始状态一致；
第一记录模块，所述第一记录模块用于等待温度稳定后，记录待测固态硬盘的初始温度；
填盘测试模块，所述填盘测试模块用于用FIO对待测固态硬盘进行顺序写填盘，写入量为全盘容量的一定百分比并立刻记录完成时的温度；
第二记录模块，所述第二记录模块用于静置并记录一段时间内的每秒温度直至记录的温度小于所述初始温度和所述完成时的温度的均值且温度稳定；
循环测试模块，所述循环测试模块用于修改写入量的百分比并重复执行上述擦除以及温度记录的步骤；
结果判断模块，所述结果判断模块用于根据静置时间段内记录温度的变化判断SLC搬移的开始和结束时间。
在其中一个实施例中，所述填盘测试模块还用于：
用FIO对待测固态硬盘进行顺序写填盘，写入量为全盘容量的10％并立刻记录完成时的温度。
在其中一个实施例中，所述循环测试模块还用于：
依次修改写入量为20％、30％、50％、70％、90％、100％，并重复执行上述擦除以及温度记录的步骤。
在其中一个实施例中，所述结果判断模块还用于：
当记录的温度在一定的连续时间内维持正增长，则维持正增长的初始时刻为SLC搬移开始的时间；
当记录的温度在一定的连续时间内维持负增长，则维持负增长的初始时刻为SLC搬移结束的时间。
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SLC搬移的启动和完成时间测试方法、装置、计算机设备和存储介质，通过对待测固态硬盘进行安全擦除，以使待测固态硬盘的初始状态一致；等待温度稳定后，记录待测固态硬盘的初始温度；用FIO对待测固态硬盘进行顺序写填盘，写入量为全盘容量的一定百分比并立刻记录完成时的温度；静置并记录一段时间内的每秒温度直至记录的温度小于所述初始温度和所述完成时的温度的均值且温度稳定；修改写入量的百分比并重复执行上述擦除以及温度记录的步骤；根据静置时间段内记录温度的变化判断SLC搬移的开始和结束时间。本发明利用FIO对被测盘进行不同比例填盘后，通过监控SMART温度的方式确认是否有SLC搬移及SLC搬移的开始和完成，适用于遵从标准协议所有固态硬盘且无额外硬件成本。
附图说明
图1为一个实施例中固态硬盘SLC搬移的启动和完成时间测试方法的流程示意图；
图2为另一个实施例中固态硬盘SLC搬移的启动和完成时间测试方法的流程示意图；
图3为再一个实施例中固态硬盘SLC搬移的启动和完成时间测试方法的流程示意图；
图4为一个待测产品在填盘比例为20％下的测试结果示意图；
图5为一个待测产品在填盘比例为30％下的测试结果示意图；
图6为另一个待测产品在填盘比例为20％下的测试结果示意图；
图7为另一个待测产品在填盘比例为30％下的测试结果示意图；
图8为一个实施例中固态硬盘SLC搬移的启动和完成时间测试装置的结构框图；
图9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，验证固态硬盘SLC缓存性能的方法大多是在空盘和填盘50～90％的状态下等待一段时间进行性能测试。该方法不能确认SLC搬移开始和完成的具体时间，往往都是通过等待足够长时间来保证搬移的完成，如果出现盘在停止写入数据一段时间后SLC缓存没有完成释放的情况，会导致再次写入数据时的性能较低。如果有固件代码，可以通过增加搬移开始和完成的日志信息来输出SLC搬移开始和完成时间，但是不具有通用性，对于网上购买的任意固态硬盘是无法获取此类日志的。
基于此，本发明提出一种固态硬盘SLC搬移的启动和完成时间测试方法，旨在可以高效地确认是否有SLC搬移及SLC搬移的开始和完成。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种固态硬盘SLC搬移的启动和完成时间测试方法，该方法包括：
步骤102，对待测固态硬盘进行安全擦除，以使待测固态硬盘的初始状态一致；
步骤104，等待温度稳定后，记录待测固态硬盘的初始温度；
步骤106，用FIO对待测固态硬盘进行顺序写填盘，写入量为全盘容量的一定百分比并立刻记录完成时的温度；
步骤108，静置并记录一段时间内的每秒温度直至记录的温度小于所述初始温度和所述完成时的温度的均值且温度稳定；
步骤110，修改写入量的百分比并重复执行上述擦除以及温度记录的步骤；
步骤112，根据静置时间段内记录温度的变化判断SLC搬移的开始和结束时间。
在本实施例中，提出了一种固态硬盘SLC搬移的启动和完成时间测试方法，该方法针对固态硬盘的SLC缓存搬移的启动和完成时间发明了一种测试方法，利用FIO对被测盘进行不同比例填盘后，通过监控SMART温度的方式确认是否有SLC搬移及SLC搬移的开始和完成，适用于遵从标准协议所有固态硬盘。
具体地，首先，作从盘用NVME format命令对盘进行安全擦除，以此确保盘的初始状态的一致性。等待温度稳定后(连续5s的温度差值小于2)，记录待测固态硬盘的初始温度。
接着，用FIO对待测固态硬盘进行顺序写填盘，写入量为全盘容量的一定百分比(10％)并立刻记录完成时的温度。静置并记录一段时间内的每秒温度直至记录的温度小于初始温度和完成时的温度的均值且温度稳定(连续5s的温度差值小于2)。
然后，修改写入量的百分比(20％，30％，50％，70％，90％，100％)并重复执行上述擦除以及温度记录的步骤；最后，根据静置时间段内记录温度的变化判断SLC搬移的开始和结束时间。
在本实施例中，通过对待测固态硬盘进行安全擦除，以使待测固态硬盘的初始状态一致；等待温度稳定后，记录待测固态硬盘的初始温度；用FIO对待测固态硬盘进行顺序写填盘，写入量为全盘容量的一定百分比并立刻记录完成时的温度；静置并记录一段时间内的每秒温度直至记录的温度小于所述初始温度和所述完成时的温度的均值且温度稳定；修改写入量的百分比并重复执行上述擦除以及温度记录的步骤；根据静置时间段内记录温度的变化判断SLC搬移的开始和结束时间。本方案利用FIO对被测盘进行不同比例填盘后，通过监控SMART温度的方式确认是否有SLC搬移及SLC搬移的开始和完成，适用于遵从标准协议所有固态硬盘且无额外硬件成本。
在一个实施例中，用FIO对待测固态硬盘进行顺序写填盘，写入量为全盘容量的一定百分比并立刻记录完成时的温度的步骤包括：用FIO对待测固态硬盘进行顺序写填盘，写入量为全盘容量的10％并立刻记录完成时的温度。
在一个实施例中，修改写入量的百分比并重复执行上述擦除以及温度记录的步骤：依次修改写入量为20％、30％、50％、70％、90％、100％，并重复执行上述擦除以及温度记录的步骤。
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种固态硬盘SLC搬移的启动和完成时间测试方法，该方法中根据静置时间段内记录温度的变化判断SLC搬移的开始和结束时间的步骤包括：
步骤202，当记录的温度在一定的连续时间内维持正增长，则维持正增长的初始时刻为SLC搬移开始的时间；
步骤204，当记录的温度在一定的连续时间内维持负增长，则维持负增长的初始时刻为SLC搬移结束的时间。
在一个实施例中，提供了一种固态硬盘SLC搬移的启动和完成时间测试方法，其测试环境如下：
硬件需求：待测计算机为华硕Z690，对于待测计算机，具体型号并不做强制要求。本实施例中优选华硕Z690为待测计算机。待测固态硬盘为支持模拟SLC缓存的TLC固态硬盘。本文测试方法适用于有模拟SLC的各种多层存储单元固态硬盘，为描述方便，统一以最主流的TLC固态硬盘作为测试和描述对象。
软件需求：操作系统为Linux Redhat；测试工具为FIO(一款开源测试工具，主要用来对硬盘进行压力测试和性能验证)，smartmontools(一款获取硬盘SMART信息的开源工具)；测试脚本为自编的批处理脚本；对于测试OS及工具都不做强制要求，本实施例中优选Redhat，FIO和smartmontools。
具体地，参考图3所示的固态硬盘SLC搬移的启动和完成时间测试方法的示意图，测试流程包括：
1.作从盘用NVME format命令对盘进行安全擦除，以此确保盘的初始状态的一致性。
2.等待温度稳定后(连续5s的温度差值小于2)，记录SMART读取固态硬盘温度A。
3.用FIO对被测试盘进行128KB Q32T1顺序写填盘，写入量为全盘容量的百分比X＝10％，立刻记录完成时的温度B。
4.静置，搜集每秒温度为C1、C2、C3…Cn，至少搜集60s直至Cn<(A+B)/2且温度稳定(连续5s的温度差值小于2)。
5.重复步骤1～4，修改X依次为20％，30％，50％，70％，90％，100％。
6.根据Cn的变化判断SLC搬移的开始和结束时间。搬移开始时间的具体判断方法如下：连续5s的温度正增长Cn≤Cn+1≤Cn+2≤Cn+3≤Cn+4，则n即为搬移开始的时间；搬移结束的具体判断方法如下：连续5s的温度负增长Cm>Cm+1≥Cm+2≥Cm+3≥Cm+4，则m即为搬移结束的时间。
具体而言，举例两款产品在填盘20％和30％时是否会SLC搬移，以及SLC搬移开始和结束的时间，如下表所示：
在本实施例中，能快速高效地针对固态硬盘的SLC缓存搬移的启动和完成时间进行测试，通过对被测盘进行不同比例填盘后，监控SMART温度的方式确认是否有SLC搬移及SLC搬移的开始和完成时间。
应该理解的是，虽然图1-图7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-图7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8所示，提供了一种固态硬盘SLC搬移的启动和完成时间测试装置800，该装置包括：
安全擦除模块801，所述安全擦除模块用于对待测固态硬盘进行安全擦除，以使待测固态硬盘的初始状态一致；
第一记录模块802，所述第一记录模块用于等待温度稳定后，记录待测固态硬盘的初始温度；
填盘测试模块803，所述填盘测试模块用于用FIO对待测固态硬盘进行顺序写填盘，写入量为全盘容量的一定百分比并立刻记录完成时的温度；
第二记录模块804，所述第二记录模块用于静置并记录一段时间内的每秒温度直至记录的温度小于所述初始温度和所述完成时的温度的均值且温度稳定；
循环测试模块805，所述循环测试模块用于修改写入量的百分比并重复执行上述擦除以及温度记录的步骤；
结果判断模块806，所述结果判断模块用于根据静置时间段内记录温度的变化判断SLC搬移的开始和结束时间。
在一个实施例中，填盘测试模块803还用于：
用FIO对待测固态硬盘进行顺序写填盘，写入量为全盘容量的10％并立刻记录完成时的温度。
在一个实施例中，循环测试模块805还用于：
依次修改写入量为20％、30％、50％、70％、90％、100％，并重复执行上述擦除以及温度记录的步骤。
在一个实施例中，结果判断模块806还用于：
当记录的温度在一定的连续时间内维持正增长，则维持正增长的初始时刻为SLC搬移开始的时间；
当记录的温度在一定的连续时间内维持负增长，则维持负增长的初始时刻为SLC搬移结束的时间。
关于固态硬盘SLC搬移的启动和完成时间测试装置的具体限定可以参见上文中对于固态硬盘SLC搬移的启动和完成时间测试方法的限定，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9所示。该计算机设备包括通过装置总线连接的处理器、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装置、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装置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SLC搬移的启动和完成时间测试方法。
本领域技术人员可以理解，图9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 (10)
1.一种固态硬盘SLC搬移的启动和完成时间测试方法，所述方法包括：
对待测固态硬盘进行安全擦除，以使待测固态硬盘的初始状态一致；
等待温度稳定后，记录待测固态硬盘的初始温度；
用FIO对待测固态硬盘进行顺序写填盘，写入量为全盘容量的一定百分比并立刻记录完成时的温度；
静置并记录一段时间内的每秒温度直至记录的温度小于所述初始温度和所述完成时的温度的均值且温度稳定；
修改写入量的百分比并重复执行上述擦除以及温度记录的步骤；
根据静置时间段内记录温度的变化判断SLC搬移的开始和结束时间。
2.根据权利要求1所述的固态硬盘SLC搬移的启动和完成时间测试方法，其特征在于，所述用FIO对待测固态硬盘进行顺序写填盘，写入量为全盘容量的一定百分比并立刻记录完成时的温度的步骤包括：
用FIO对待测固态硬盘进行顺序写填盘，写入量为全盘容量的10％并立刻记录完成时的温度。
3.根据权利要求2所述的固态硬盘SLC搬移的启动和完成时间测试方法，其特征在于，所述修改写入量的百分比并重复执行上述擦除以及温度记录的步骤：
依次修改写入量为20％、30％、50％、70％、90％、100％，并重复执行上述擦除以及温度记录的步骤。
4.根据权利要求1-3任一项所述的固态硬盘SLC搬移的启动和完成时间测试方法，其特征在于，所述根据静置时间段内记录温度的变化判断SLC搬移的开始和结束时间的步骤包括：
当记录的温度在一定的连续时间内维持正增长，则维持正增长的初始时刻为SLC搬移开始的时间；
当记录的温度在一定的连续时间内维持负增长，则维持负增长的初始时刻为SLC搬移结束的时间。
5.一种固态硬盘SLC搬移的启动和完成时间测试装置，其特征在于，所述装置包括：
安全擦除模块，所述安全擦除模块用于对待测固态硬盘进行安全擦除，以使待测固态硬盘的初始状态一致；
第一记录模块，所述第一记录模块用于等待温度稳定后，记录待测固态硬盘的初始温度；
填盘测试模块，所述填盘测试模块用于用FIO对待测固态硬盘进行顺序写填盘，写入量为全盘容量的一定百分比并立刻记录完成时的温度；
第二记录模块，所述第二记录模块用于静置并记录一段时间内的每秒温度直至记录的温度小于所述初始温度和所述完成时的温度的均值且温度稳定；
循环测试模块，所述循环测试模块用于修改写入量的百分比并重复执行上述擦除以及温度记录的步骤；
结果判断模块，所述结果判断模块用于根据静置时间段内记录温度的变化判断SLC搬移的开始和结束时间。
6.根据权利要求5所述的固态硬盘SLC搬移的启动和完成时间测试装置，其特征在于，所述填盘测试模块还用于：
用FIO对待测固态硬盘进行顺序写填盘，写入量为全盘容量的10％并立刻记录完成时的温度。
7.根据权利要求6所述的固态硬盘SLC搬移的启动和完成时间测试装置，其特征在于，所述循环测试模块还用于：
依次修改写入量为20％、30％、50％、70％、90％、100％，并重复执行上述擦除以及温度记录的步骤。
8.根据权利要求5-7任一项所述的固态硬盘SLC搬移的启动和完成时间测试装置，其特征在于，所述结果判断模块还用于：
当记录的温度在一定的连续时间内维持正增长，则维持正增长的初始时刻为SLC搬移开始的时间；
当记录的温度在一定的连续时间内维持负增长，则维持负增长的初始时刻为SLC搬移结束的时间。
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。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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