CN117289863A - RAID buffer的硬件管理实现方法、装置和计算机设备 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种RAID buffer的硬件管理实现方法、装置、计算机设备和存储介质，其中该方法包括：在开机过程中将RAID buffer对应的RAID buffer的起始地址和RAID buffer大小通过寄存器通知硬件；在数据写入过程中FTL模块按照常规策略进行处理；NFI模块给硬件下发描述符时，将RAID条带对应的stripe ID填入描述符即可并不再管理RAID buffer；硬件根据获取到的stripe ID进行RAID buffer的分配和管理。本发明通过使用硬件管理RAID buffer，利用硬件管理提升RAID流程速度的同时可以简化FW的操作流程，进而提升了RAID流程的效率。
Description
技术领域
本发明涉及固态硬盘技术领域，特别是涉及一种RAID buffer的硬件管理实现方法、装置、计算机设备和存储介质。
背景技术
磁盘阵列(Redundant Arrays of Independent Disks，RAID)是一种把多块独立的物理硬盘按不同方式组合成一个硬盘组，以此提供比单个硬盘更高的存储性能和数据冗余的技术。一般用户级的固态硬盘使用的是RAID5技术为用户数据提供冗余保护，提升可靠性。当用户数据的读操作经过hard decode、read retry和soft decode LDPC操作均失败，无法恢复出用户数据之后，需要通过RAID来恢复数据。一次RAID恢复需要将同一条带中的对应位置的数据读出硬件进行异或操作之后得到期望的数据。
在当前RAID过程中的buffer管理由软件完成，针对RAID buffer的使用场景：RAIDbuffer的管理由FW软件实现，NFI模块由双核实现时，需要考虑到双核同时管理软件资源的互斥锁问题；同时FW软件管理RAID buffer的资源时，软件的流程相对比较复杂，给硬件下发描述符时也需要对RAID buffer对应的字段进行计算填写，进而导致RAID流程效率低下。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种RAID buffer的硬件管理实现方法、装置、计算机设备和存储介质。
一种RAID buffer的硬件管理实现方法，所述方法包括：
在开机过程中将RAID buffer对应的RAID buffer的起始地址和RAID buffer大小通过寄存器通知硬件；
在数据写入过程中FTL模块按照常规策略进行处理；
NFI模块给硬件下发描述符时，将RAID条带对应的stripe ID填入描述符即可并不再管理RAID buffer；
硬件根据获取到的stripe ID进行RAID buffer的分配和管理。
在其中一个实施例中，所述在数据写入过程中FTL模块按照常规策略进行处理的步骤包括：
FTL模块计算用户数据和RAID parity数据实际写入的位置，FTL模块在分配到一个新的block slot用于写入用户数据时，根据当前block slot的坏块情况更新当前RAID条带的实际RAID size。
在其中一个实施例中，所述在数据写入过程中FTL模块按照常规策略进行处理的步骤还包括：
FTL模块在写入用户数据时更新RAID pos，所述RAID pos用来记录用户数据在条带中写入的位置，当RAID pos记录当前条带用户数据已经写完，接下来的位置需要写入parity数据时，下发通知NFI模块将parity数据写入NAND。
在其中一个实施例中，在所述硬件根据获取到的stripe ID进行RAID buffer的分配和管理的步骤之后还包括：
硬件根据描述符的内容进行相应的写操作。
一种RAID buffer的硬件管理实现装置，所述装置包括：
通知模块，所述通知模块用于在开机过程中将RAID buffer对应的RAID buffer的起始地址和RAID buffer大小通过寄存器通知硬件；
FTL处理模块，所述FTL处理模块用于在数据写入过程中FTL模块按照常规策略进行处理；
描述符下发模块，所述描述符下发模块用于NFI模块给硬件下发描述符时，将RAID条带对应的stripe ID填入描述符即可并不再管理RAID buffer；
硬件管理模块，所述硬件管理模块用于硬件根据获取到的stripe ID进行RAIDbuffer的分配和管理。
在其中一个实施例中，所述FTL处理模块还用于：
FTL模块计算用户数据和RAID parity数据实际写入的位置，FTL模块在分配到一个新的block slot用于写入用户数据时，根据当前block slot的坏块情况更新当前RAID条带的实际RAID size。
在其中一个实施例中，所述FTL处理模块还用于：
FTL模块在写入用户数据时更新RAID pos，所述RAID pos用来记录用户数据在条带中写入的位置，当RAID pos记录当前条带用户数据已经写完，接下来的位置需要写入parity数据时，下发通知NFI模块将parity数据写入NAND。
在其中一个实施例中，所述装置还包括：
写操作处理模块，所述写操作处理模块用于硬件根据描述符的内容进行相应的写操作。
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RAID buffer的硬件管理实现方法、装置、计算机设备和存储介质，在开机过程中将RAID buffer对应的RAID buffer的起始地址和RAID buffer大小通过寄存器通知硬件；在数据写入过程中FTL模块按照常规策略进行处理；NFI模块给硬件下发描述符时，将RAID条带对应的stripe ID填入描述符即可并不再管理RAID buffer；硬件根据获取到的stripe ID进行RAID buffer的分配和管理。本发明通过使用硬件管理RAID buffer，利用硬件管理提升RAID流程速度的同时可以简化FW的操作流程，进而提升了RAID流程的效率。
附图说明
图1为RAID条带中写入校验数据的示意图；
图2为一个实施例中RAID buffer的硬件管理实现方法的流程示意图；
图3为另一个实施例中RAID buffer的硬件管理实现方法的流程示意图；
图4为一个实施例中RAID buffer的硬件管理实现装置的结构框图；
图5为另一个实施例中RAID buffer的硬件管理实现装置的结构框图；
图6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。
RAID整个条带的RAID size为N+1时，N个用户数据产生一份校验数据。每一个条带对应的校验数据存放在parity page中。为了保证一个block损坏的时候不会导致数据丢失，RAID条带中的每个条带单元最好来自不同的block。
以RAID size 63+1为例，如图1所示，每个vbank下选择一个block，然后每个block的相同page组成一个条带，以SLC的block为例，每个page的大小为16K，vbank0～vbank62的用户数据写完之后，会将对应的校验数据写入vbank63对应的page中。
目前，传统技术中NFI模块会根据stripe ID查找当前stripe ID是否已经有了对应的RAID buffer，如果已经分配了RAID buffer，则在描述符中填写对应的RAID bufferID，如果没有，则会给当前的stripe ID分配对应的RAID buffer。此外，NFI模块会记录stripe ID和RAID buffer ID的对应关系，当前的raid buffer中记录的parity数据写入NAND之后，NFI会复位对应的RAID buffer的管理结构，给后续的RAID条带使用；
由此可见，在当前操作中RAID buffer的管理由FW软件实现，NFI模块由双核实现时，还需要考虑到双核同时管理软件资源的互斥锁问题；同时FW软件管理RAID buffer的资源时，软件的流程相对比较复杂，给硬件下发描述符时也需要对RAID buffer对应的字段进行计算填写。
基于此，本发明提出一种RAID buffer的硬件管理实现方法，旨在可以简化FW的软件操作流程，提升RAID流程的效率。
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种RAID buffer的硬件管理实现方法，该方法包括：
步骤202，在开机过程中将RAID buffer对应的RAID buffer的起始地址和RAIDbuffer大小通过寄存器通知硬件；
步骤204，在数据写入过程中FTL模块按照常规策略进行处理；
步骤206，NFI模块给硬件下发描述符时，将RAID条带对应的stripe ID填入描述符即可并不再管理RAID buffer；
步骤208，硬件根据获取到的stripe ID进行RAID buffer的分配和管理。
在本实施例中，提出了一种RAID buffer的硬件管理实现方法，该方法针对当前RAID流程RAID buffer的使用场景，提出可以使用硬件管理RAID buffer，利用硬件管理提升RAID流程速度的同时可以简化FW的软件操作流程，提升RAID流程的效率。
在一个实施例中，在硬件根据获取到的stripe ID进行RAID buffer的分配和管理的步骤之后还包括：硬件根据描述符的内容进行相应的写操作。
具体地，优化之后的RAID流程可参考图3所示，步骤说明如下：
步骤1，在开机过程中将RAID buffer对应的RAID buffer start addr和RAIDbuffer大小通过寄存器告诉硬件；
步骤2，在写入用户数据的过程中，FTL模块的处理策略不变；
步骤3，NFI模块不再管理RAID buffer，NFI模块在填写描述符时只是将RAID条带对应的stripe ID填入即可；
步骤4，RAID buffer的分配和管理工作由硬件相应模块完成。具体地，硬件相应模块根据stripe ID进行的分配回收等相应的处理，然后再根据描述符内容进行对应的写操作。
在上述实施例中，在开机过程中将RAID buffer对应的RAID buffer的起始地址和RAID buffer大小通过寄存器通知硬件；在数据写入过程中FTL模块按照常规策略进行处理；NFI模块给硬件下发描述符时，将RAID条带对应的stripe ID填入描述符即可并不再管理RAID buffer；硬件根据获取到的stripe ID进行RAID buffer的分配和管理。本方案通过使用硬件管理RAID buffer，利用硬件管理提升RAID流程速度的同时可以简化FW的操作流程，进而提升了RAID流程的效率。
在一个实施例中，在数据写入过程中FTL模块按照常规策略进行处理的步骤包括：FTL模块计算用户数据和RAID parity数据实际写入的位置，FTL模块在分配到一个新的block slot用于写入用户数据时，根据当前block slot的坏块情况更新当前RAID条带的实际RAID size。
在一个实施例中，在数据写入过程中FTL模块按照常规策略进行处理的步骤还包括：FTL模块在写入用户数据时更新RAID pos，所述RAID pos用来记录用户数据在条带中写入的位置，当RAID pos记录当前条带用户数据已经写完，接下来的位置需要写入parity数据时，下发通知NFI模块将parity数据写入NAND。
具体地，可参考图3所示，在本实施例中FTL模块按照常规处理策略由软件进行管理，而后续NFI模块不在执行对RAID buffer的管理，RAID buffer的管理转由硬件进行执行以简化软件管理的操作流程。
具体地，FTL模块会计算用户数据和raid parity数据实际写入的位置，FTL模块在分配到一个新的block slot用于写入用户数据时，会根据当前block slot的坏块情况更新当前raid条带的实际的raid size，raid size表示一个条带中用户数据可以写入的个数与raid parity数据的总和，每一个条带对应一个stripe ID，stripe ID用来标志不同的条带。
FTL模块在写入用户数据的时候会更新raid pos，raid pos用来记录用户数据在条带中写入的位置。当raid pos记录当前的条带用户数据已经写完，接下来的位置需要写入parity数据时，FTL会下发相应的ctrl_node，通知NFI将parity数据写入NAND。
然后，NFI模块在填写描述符时只是将RAID条带对应的stripe ID填入即可，RAIDbuffer的分配和管理工作由硬件相应模块完成。
在本实施例中，同样可以实现了用户数据成功写入NAND，同时生成对应的RAIDparity数据。Raid buffer的管理由硬件实现时，可以有效地简化FW的流程，提升了RAID流程的效率。
应该理解的是，虽然图1-图3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3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4所示，提供了一种RAID buffer的硬件管理实现装置400，该装置包括：
通知模块401，所述通知模块用于在开机过程中将RAID buffer对应的RAIDbuffer的起始地址和RAID buffer大小通过寄存器通知硬件；
FTL处理模块402，所述FTL处理模块用于在数据写入过程中FTL模块按照常规策略进行处理；
描述符下发模块403，所述描述符下发模块用于NFI模块给硬件下发描述符时，将RAID条带对应的stripe ID填入描述符即可并不再管理RAID buffer；
硬件管理模块404，所述硬件管理模块用于硬件根据获取到的stripe ID进行RAIDbuffer的分配和管理。
在一个实施例中，FTL处理模块402还用于：
FTL模块计算用户数据和RAID parity数据实际写入的位置，FTL模块在分配到一个新的block slot用于写入用户数据时，根据当前block slot的坏块情况更新当前RAID条带的实际RAID size。
在一个实施例中，FTL处理模块402还用于：
FTL模块在写入用户数据时更新RAID pos，所述RAID pos用来记录用户数据在条带中写入的位置，当RAID pos记录当前条带用户数据已经写完，接下来的位置需要写入parity数据时，下发通知NFI模块将parity数据写入NAND。
在一个实施例中，如图5所示，提供了一种RAID buffer的硬件管理实现装置400，该装置还包括：
写操作处理模块405，所述写操作处理模块用于硬件根据描述符的内容进行相应的写操作。
关于RAID buffer的硬件管理实现装置的具体限定可以参见上文中对于RAIDbuffer的硬件管理实现方法的限定，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6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RAID buffer的硬件管理实现方法。
本领域技术人员可以理解，图6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RAID buffer的硬件管理实现方法，所述方法包括：
在开机过程中将RAID buffer对应的RAID buffer的起始地址和RAID buffer大小通过寄存器通知硬件；
在数据写入过程中FTL模块按照常规策略进行处理；
NFI模块给硬件下发描述符时，将RAID条带对应的stripe ID填入描述符即可并不再管理RAID buffer；
硬件根据获取到的stripe ID进行RAID buffer的分配和管理。
2.根据权利要求1所述的RAID buffer的硬件管理实现方法，其特征在于，所述在数据写入过程中FTL模块按照常规策略进行处理的步骤包括：
FTL模块计算用户数据和RAID parity数据实际写入的位置，FTL模块在分配到一个新的block slot用于写入用户数据时，根据当前block slot的坏块情况更新当前RAID条带的实际RAID size。
3.根据权利要求2所述的RAID buffer的硬件管理实现方法，其特征在于，所述在数据写入过程中FTL模块按照常规策略进行处理的步骤还包括：
FTL模块在写入用户数据时更新RAID pos，所述RAID pos用来记录用户数据在条带中写入的位置，当RAID pos记录当前条带用户数据已经写完，接下来的位置需要写入parity数据时，下发通知NFI模块将parity数据写入NAND。
4.根据权利要求1-3任一项所述的RAID buffer的硬件管理实现方法，其特征在于，在所述硬件根据获取到的stripe ID进行RAID buffer的分配和管理的步骤之后还包括：
硬件根据描述符的内容进行相应的写操作。
5.一种RAID buffer的硬件管理实现装置，其特征在于，所述装置包括：
通知模块，所述通知模块用于在开机过程中将RAID buffer对应的RAID buffer的起始地址和RAID buffer大小通过寄存器通知硬件；
FTL处理模块，所述FTL处理模块用于在数据写入过程中FTL模块按照常规策略进行处理；
描述符下发模块，所述描述符下发模块用于NFI模块给硬件下发描述符时，将RAID条带对应的stripe ID填入描述符即可并不再管理RAID buffer；
硬件管理模块，所述硬件管理模块用于硬件根据获取到的stripe ID进行RAID buffer的分配和管理。
6.根据权利要求5所述的RAID buffer的硬件管理实现装置，其特征在于，所述FTL处理模块还用于：
FTL模块计算用户数据和RAID parity数据实际写入的位置，FTL模块在分配到一个新的block slot用于写入用户数据时，根据当前block slot的坏块情况更新当前RAID条带的实际RAID size。
7.根据权利要求6所述的RAID buffer的硬件管理实现装置，其特征在于，所述FTL处理模块还用于：
FTL模块在写入用户数据时更新RAID pos，所述RAID pos用来记录用户数据在条带中写入的位置，当RAID pos记录当前条带用户数据已经写完，接下来的位置需要写入parity数据时，下发通知NFI模块将parity数据写入NAND。
8.根据权利要求5-7任一项所述的RAID buffer的硬件管理实现装置，其特征在于，所述装置还包括：
写操作处理模块，所述写操作处理模块用于硬件根据描述符的内容进行相应的写操作。
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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