TW201944424A - 磨損均衡處理方法和裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種磨損均衡處理方法和裝置。根據第一資料區和第二資料塊中各資料塊的顆粒壽命,分別計算第一資料區和第二資料區的顆粒壽命;並進而根據第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命,判斷第一資料區和第二資料區是否符合需要進行資料交換的條件;若是,則將第一資料區和第二資料區進行資料整體交換。不僅可以保持兩個獨立資料區之間的資料隔離的特性,同時通過資料整體交換可以對SSD進行磨損均衡處理,從而達到延長SSD的顆粒壽命之目的。
Description
本發明涉及儲存技術領域,尤其涉及一種磨損均衡處理方法和裝置。
通常,固態硬碟(Solid State Drives,SSD)裡面使用的快閃記憶體顆粒是有壽命的,如果頻繁的使用一部分顆粒,容易使這部分顆粒過早的報廢掉,從而影響整個SSD的使用壽命。為了延長SSD的使用壽命,有必要對SSD裡面使用的快閃記憶體顆粒進行磨損均衡處理,使得不同快閃記憶體顆粒儘量使用差不多從而延長使用的壽命。
隨著開放式通道的固態硬碟(open channel SSD)的持續發展,不同業務跟自身特點對更好的使用SSD有著新的提升。例如,對延時要求高的業務,往往會採用資料實體上的間隔,避免擦、寫對讀延遲的影響,這個需求可以通過對不同業務資料實體分隔來得到顯著的改進。
然而,資料實體上的間隔與傳統的SSD磨損均衡機制之間存在新的問題,因為傳統的SSD磨損均衡機制是當不同的資料塊之間存在較大的顆粒壽命差距,是需要將不同資料塊之間進行交換,那樣就失去了資料隔離的特性。但是,放任顆粒壽命之間的較大差距而不予交換的話,將會影響整個SSD的壽命。
因此,有必要對傳統的SSD磨損均衡機制進行改進,保證在不同業務資料實體分隔的基礎上,對open channel SSD中的快閃記憶體顆粒進行磨損均衡處理從而延長open channel SSD的使用壽命。
隨著開放式通道的固態硬碟(open channel SSD)的持續發展,不同業務跟自身特點對更好的使用SSD有著新的提升。例如,對延時要求高的業務,往往會採用資料實體上的間隔,避免擦、寫對讀延遲的影響,這個需求可以通過對不同業務資料實體分隔來得到顯著的改進。
然而,資料實體上的間隔與傳統的SSD磨損均衡機制之間存在新的問題,因為傳統的SSD磨損均衡機制是當不同的資料塊之間存在較大的顆粒壽命差距,是需要將不同資料塊之間進行交換,那樣就失去了資料隔離的特性。但是,放任顆粒壽命之間的較大差距而不予交換的話,將會影響整個SSD的壽命。
因此,有必要對傳統的SSD磨損均衡機制進行改進,保證在不同業務資料實體分隔的基礎上,對open channel SSD中的快閃記憶體顆粒進行磨損均衡處理從而延長open channel SSD的使用壽命。
為了解決上述問題,本發明提供一種磨損均衡處理方法和裝置,可以保證在不同業務資料實體分隔的基礎上,對open channel SSD中的快閃記憶體顆粒進行磨損均衡處理從而延長open channel SSD的使用壽命。
本發明實施例提供一種磨損均衡處理方法,包括:
根據第一資料區和第二資料區中資料塊的顆粒壽命,分別計算所述第一資料區和所述第二資料區的顆粒壽命;
根據所述第一資料區的顆粒壽命與所述第二資料區的顆粒壽命,確定所述第一資料區和第二資料區符合需要進行資料交換的條件;
將所述第一資料區和第二資料區進行資料整體交換;
所述第一資料區與所述第二資料區是不同特性的資料區。
可選地,根據第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命,確定所述第一資料區和第二資料區符合需要進行資料交換的條件,包括:
根據第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命,若所述第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命之和大於等於第一閾值時,和/或所述第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命之差大於等於第二閾值時,則確定所述第一資料區和第二資料區符合需要進行資料交換的條件。
可選地,將所述第一資料區和第二資料區進行資料整體交換包括:
將所述第一資料區中的所有資料塊搬遷到所述第二資料區所在的儲存空間;將所述第二資料區中的所有資料塊搬遷到所述第一資料區所在的儲存空間。
可選地,所述的方法還包括:
根據所述第一資料區中各資料塊的顆粒壽命,確定第一資料塊和第二資料塊符合需要進行資料交換的條件;
將所述第一資料塊和第二資料塊在所述第一資料區內部進行資料交換;
所述第一資料塊和第二資料塊是位於所述第一資料區中的兩個不同的資料塊。
可選地,根據第一資料區中各資料塊的顆粒壽命,確定第一資料塊和第二資料塊符合需要進行資料交換的條件,包括:
根據所述第一資料區中各資料塊的顆粒壽命,若所述第一資料塊的顆粒壽命和第二資料塊的顆粒壽命之差大於第三閾值時,則確定所述第一資料塊和第二資料塊符合需要進行資料交換的條件。
本申請還提供一種磨損均衡處理裝置,包括:
計算模組,用於根據第一資料區和第二資料區中資料塊的顆粒壽命,分別計算所述第一資料區和所述第二資料區的顆粒壽命;
確定模組,用於根據所述第一資料區的顆粒壽命與所述第二資料區的顆粒壽命,確定所述第一資料區和第二資料區符合需要進行資料交換的條件;
交換模組,用於將所述第一資料區和第二資料區進行資料整體交換;
所述第一資料區與所述第二資料區是不同特性的資料區。
可選地,所述確定模組具體用於:
根據第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命,若所述第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命之和大於等於第一閾值時,和/或所述第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命之差大於等於第二閾值時,則確定所述第一資料區和第二資料區符合需要進行資料交換的條件。
可選地,所述交換模組具體用於:
將所述第一資料區中的所有資料塊搬遷到所述第二資料區所在的儲存空間;將所述第二資料區中的所有資料塊搬遷到所述第一資料區所在的儲存空間。
可選地,所述確定模組,還用於根據所述第一資料區中各資料塊的顆粒壽命,確定第一資料塊和第二資料塊符合需要進行資料交換的條件;
所述交換模組,還用於將所述第一資料塊和第二資料塊在所述第一資料區內部進行資料交換;
所述第一資料塊和第二資料塊是位於所述第一資料區中的兩個不同的資料塊。
可選地,所述確定模組具體還用於:
根據所述第一資料區中各資料塊的顆粒壽命,若所述第一資料塊的顆粒壽命和第二資料塊的顆粒壽命之差大於第三閾值時,則確定所述第一資料塊和第二資料塊符合需要進行資料交換的條件。
本發明實施例可以根據第一資料區和第二資料區中各資料塊的顆粒壽命,分別計算第一資料區和第二資料區的顆粒壽命;並進而根據第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命,判斷第一資料區和第二資料區是否符合需要進行資料交換的條件;若是,則將第一資料區和第二資料區進行資料整體交換。不僅可以保持兩個獨立資料區之間的資料隔離狀態,同時通過資料整體交換可以對open channel SSD進行磨損均衡處理,從而達到延長open channel SSD的顆粒壽命之目的。
本發明實施例提供一種磨損均衡處理方法,包括:
根據第一資料區和第二資料區中資料塊的顆粒壽命,分別計算所述第一資料區和所述第二資料區的顆粒壽命;
根據所述第一資料區的顆粒壽命與所述第二資料區的顆粒壽命,確定所述第一資料區和第二資料區符合需要進行資料交換的條件;
將所述第一資料區和第二資料區進行資料整體交換;
所述第一資料區與所述第二資料區是不同特性的資料區。
可選地,根據第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命,確定所述第一資料區和第二資料區符合需要進行資料交換的條件,包括:
根據第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命,若所述第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命之和大於等於第一閾值時,和/或所述第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命之差大於等於第二閾值時,則確定所述第一資料區和第二資料區符合需要進行資料交換的條件。
可選地,將所述第一資料區和第二資料區進行資料整體交換包括:
將所述第一資料區中的所有資料塊搬遷到所述第二資料區所在的儲存空間;將所述第二資料區中的所有資料塊搬遷到所述第一資料區所在的儲存空間。
可選地,所述的方法還包括:
根據所述第一資料區中各資料塊的顆粒壽命,確定第一資料塊和第二資料塊符合需要進行資料交換的條件;
將所述第一資料塊和第二資料塊在所述第一資料區內部進行資料交換;
所述第一資料塊和第二資料塊是位於所述第一資料區中的兩個不同的資料塊。
可選地,根據第一資料區中各資料塊的顆粒壽命,確定第一資料塊和第二資料塊符合需要進行資料交換的條件,包括:
根據所述第一資料區中各資料塊的顆粒壽命,若所述第一資料塊的顆粒壽命和第二資料塊的顆粒壽命之差大於第三閾值時,則確定所述第一資料塊和第二資料塊符合需要進行資料交換的條件。
本申請還提供一種磨損均衡處理裝置,包括:
計算模組,用於根據第一資料區和第二資料區中資料塊的顆粒壽命,分別計算所述第一資料區和所述第二資料區的顆粒壽命;
確定模組,用於根據所述第一資料區的顆粒壽命與所述第二資料區的顆粒壽命,確定所述第一資料區和第二資料區符合需要進行資料交換的條件;
交換模組,用於將所述第一資料區和第二資料區進行資料整體交換;
所述第一資料區與所述第二資料區是不同特性的資料區。
可選地,所述確定模組具體用於:
根據第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命,若所述第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命之和大於等於第一閾值時,和/或所述第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命之差大於等於第二閾值時,則確定所述第一資料區和第二資料區符合需要進行資料交換的條件。
可選地,所述交換模組具體用於:
將所述第一資料區中的所有資料塊搬遷到所述第二資料區所在的儲存空間;將所述第二資料區中的所有資料塊搬遷到所述第一資料區所在的儲存空間。
可選地,所述確定模組,還用於根據所述第一資料區中各資料塊的顆粒壽命,確定第一資料塊和第二資料塊符合需要進行資料交換的條件;
所述交換模組,還用於將所述第一資料塊和第二資料塊在所述第一資料區內部進行資料交換;
所述第一資料塊和第二資料塊是位於所述第一資料區中的兩個不同的資料塊。
可選地,所述確定模組具體還用於:
根據所述第一資料區中各資料塊的顆粒壽命,若所述第一資料塊的顆粒壽命和第二資料塊的顆粒壽命之差大於第三閾值時,則確定所述第一資料塊和第二資料塊符合需要進行資料交換的條件。
本發明實施例可以根據第一資料區和第二資料區中各資料塊的顆粒壽命,分別計算第一資料區和第二資料區的顆粒壽命;並進而根據第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命,判斷第一資料區和第二資料區是否符合需要進行資料交換的條件;若是,則將第一資料區和第二資料區進行資料整體交換。不僅可以保持兩個獨立資料區之間的資料隔離狀態,同時通過資料整體交換可以對open channel SSD進行磨損均衡處理,從而達到延長open channel SSD的顆粒壽命之目的。
為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚,下面將結合本發明實施例中的圖式,對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例是本發明一部分實施例,而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例,本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬於本發明保護的範圍。
在本發明實施例中使用的術語是僅僅出於描述特定實施例的目的,而非旨在限制本發明。在本發明實施例和所附申請專利範圍中所使用的單數形式的“一種”、“所述”和“該”也旨在包括多數形式,除非上下文清楚地表示其他含義,“多種”一般包含至少兩種,但是不排除包含至少一種的情況。
應當理解,本文中使用的術語“和/或”僅僅是一種描述關聯物件的關聯關係,表示可以存在三種關係,例如,A和/或B,可以表示:單獨存在A,同時存在A和B,單獨存在B這三種情況。另外,本文中字元“/”,一般表示前後關聯物件是一種“或”的關係。
還需要說明的是,術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含,從而使得包括一系列要素的商品或者系統不僅包括那些要素,而且還包括沒有明確列出的其他要素,或者是還包括為這種商品或者系統所固有的要素。在沒有更多限制的情況下,由語句“包括一個……”限定的要素,並不排除在包括所述要素的商品或者系統中還存在另外的相同要素。
圖1為傳統的SSD資料混合排列示意圖,在圖1所示的資料混合排列情況下存在如下問題,例如,讀(read) 命令的平均延遲(latency )通常在50us左右。一個抹除(erase)命令平均延遲經常在5ms左右,如果erase,read發到同一個晶粒(die)上,read命令需要的時間有點長。
為了解決上述問題,對延時要求高的業務,可以採用資料實體上的間隔,來得到顯著的改進,例如,將與讀(read) 命令的平均延遲時間差不多的業務資料放在一個channel(簡稱CH)上,將與抹除命令的平均延遲時間差不多的業務資料放在另一個channel上,從而避免抹除、寫對讀延遲的影響。
圖2-1為演變後的一種open channel SSD資料排列示意圖,如圖2-1所示,為完全獨佔一條channel的資料排列方法,這種獨享情況下會有更小的讀延遲(read latency)。例如,CH0和CH1上的業務資料是與CH2和CH3上的業務資料是根據業務需求獨立放置的,也就是說,CH0和CH1上的業務資料是與CH2和CH3上的業務資料是採用資料的實體間隔的。
圖2-2為演變後的又一種open channel SSD資料排列示意圖,如圖2-2所示,為共享channel的資料排列方法,這種共享的情況下,read IOPS會更高,其中,IOPS (Input/Output Operations Per Second)為每秒進行讀寫(I/O)操作的次數,通常,IOPS越高表示硬碟讀(寫)資料越快,如圖2-2所示,上面虛線框內的資料是共享CH0、CH1、CH2和CH3的,下面虛線框內的資料也是共享CH0、CH1、CH2和CH3的,但是上面虛線框內的資料和下面虛線框內的資料是根據業務需求獨立放置的,即採用資料的實體間隔的。
圖3為基於open channel SSD資料排列的傳統SSD磨損均衡處理示意圖,如圖3所示,例如,在CH1中的資料塊和CH2中的資料塊之間存在較大的顆粒壽命差距,是需要將這兩個資料塊進行交換,如交換的話,那樣就失去了CH1和CH2中的資料隔離的特性。但是,放任顆粒壽命之間的較大差距而不予交換的話,將會影響整個SSD的壽命。
因為傳統的SSD磨損均衡機制是建立在SSD資料混合排列基礎上,磨損均衡也只能在各資料塊之間進行交換,如果將傳統的SSD磨損均衡機制應用在open channel SSD資料排列上,就破壞了資料的隔離性。
為此,本發明實施例建立一種多維度SSD磨損均衡機制,可以資料區(data set)內進行資料交換;也可以在data set之間進行資料交換;也可以在不同儲存碟之間進行資料交換;也可以在不同儲存節點間進行資料交換。不僅擴展了傳統SSD磨損均衡機制,同時又可以保持資料的隔離性。
需要說明的是,本發明採用不同的資料區(data set)將不同業務資料進行實體分隔,其中,位於同一個資料區中的資料塊即可以獨佔一條channel的資料排列方法,也為共享channel的資料排列方法。
圖4為本發明一實施例提供的磨損均衡處理方法的流程示意圖,如圖4所示,本發明實施例是以兩個不同特性的資料區的整體資料交換為例進行說明:
101、根據第一資料區和第二資料區中資料塊的顆粒壽命,分別計算所述第一資料區和所述第二資料區的顆粒壽命;
通常來說,計算NAND 壽命很簡單,一般廠家會告訴NAND顆粒PE Cycle (寫入資料,抹除數據,這個為一次)。比如顆粒壽命,廠商告訴我們是5000次;那麼每次寫資料,不用擦完後,這樣它就消耗了一次。也就是只能做5000次這樣操作。
因此可以在第一資料區和第二資料區中設個計數器,例如執行了寫入,抹除操作,就加1,這樣就可以計算第一資料區和第二資料區的顆粒壽命。
102、根據所述第一資料區的顆粒壽命與所述第二資料區的顆粒壽命,確定所述第一資料區和第二資料區符合需要進行資料交換的條件;
在一種可選的實施方式中,本步驟具體實現是可以包括如下幾種條件:
根據第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命,若所述第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命之和大於等於第一閾值時,則確定所述第一資料區和第二資料區符合需要進行資料交換的條件;
或者,根據第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命,若所述第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命之差大於等於第二閾值時,則確定所述第一資料區和第二資料區符合需要進行資料交換的條件;
或者,根據第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命,若所述第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命之和大於等於第一閾值時且所述第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命之差大於等於第二閾值時,則確定所述第一資料區和第二資料區符合需要進行資料交換的條件。
103、將所述第一資料區和第二資料區進行資料整體交換;
具體實現時,例如,可以將所述第一資料區中的所有資料塊搬遷到所述第二資料區所在的儲存空間;將所述第二資料區中的所有資料塊搬遷到所述第一資料區所在的儲存空間。
需要說明的是,本發明實施例中所述的第一資料區與所述第二資料區是兩個不同特性的資料區,具體地,第一資料區與第二資料區例如是兩個資料實體隔離的獨立放置的資料區。其中,無論是第一資料區或第二資料區,既可以採用獨佔一條channel的資料排列方法,也採用共享channel的資料排列方法。
舉例來說,圖5為圖4所示實施例的一種資料交換示意圖,如圖5所示:
假設CH0和CH1上排列的資料塊為第一資料區的資料塊(如圖5所示的dataset1),CH2和CH3上排列的資料塊為第二數據區的資料塊(如圖5所示的dataset2),本發明可以通過計算dataset1上各資料塊的PE而綜合計算分析得到dataset1的PE1,通過計算dataset2上各資料塊的PE而綜合計算分析得到dataset1的PE2。
需要說明的是,上述PE是指 program/ Erase 次數,這是用來衡量顆粒壽命的一種參數,比如,顆粒壽命是PE=5000,每寫一次,再抹除數據,這樣就消耗一次PE。
假設dataset1的PE1和dataset2的PE2滿足下面條件,就可以將dataset1和dataset2的資料進行整體交換:
PE1+PE2>=第一閾值;|PE1-PE2|>=第二閾值;
假設本發明實施例設置的第一閾值的PE次數為5000,第二閾值的PE次數為1000;當data set 1的PE1=3000,data set 2的PE2=2000時候,說明data set 1消耗PE次數的更快一些。
PE1+PE2=3000+2000>=5000,說明data set 1的PE1和data set 2的PE2之和達到第一閾值;
PE1-PE2=3000-2000>=1000,說明data set 1的PE1和data set 2的PE2之差達到第二閾值;
此時可以確定對兩個set(data set 1和data set 2)的整體資料進行交換。如圖5所示,交換完成之後,data set 1上的所有資料塊在PE=2000的塊上,這樣,即使data set 1消耗PE次數快一些,交換之後,data set 1消耗PE次數和data set 2消耗PE次數也差不多達到平衡狀態;不僅可以保持data set 1和data set 2的資料隔離狀態,同時通過資料交換可以對open channel SSD進行磨損均衡處理,延長open channel SSD的顆粒壽命。
因此,本發明實施例可以根據第一資料區和第二資料區中各資料塊的顆粒壽命,分別計算第一資料區和第二資料區的顆粒壽命;並進而根據第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命,判斷第一資料區和第二資料區是否符合需要進行資料交換的條件;若是,則將第一資料區和第二資料區進行資料整體交換。不僅可以保持兩個獨立資料區之間的資料隔離狀態,同時通過資料整體交換可以對open channel SSD進行磨損均衡處理,從而達到延長open channel SSD的顆粒壽命之目的。
圖6為本發明另一實施例提供的磨損均衡處理方法的流程示意圖,如圖6所示,本發明實施例是以同一個資料區(如第一資料區)中的資料塊交換為例進行說明:
201、根據所述第一資料區中各資料塊的顆粒壽命,確定第一資料塊和第二資料塊符合需要進行資料交換的條件;
例如在第一資料區中設置有計數器,例如執行了寫入,抹除操作,就加1,這樣就可以計算得到第一資料區的顆粒壽命。
可選地,本發明實施例可以設置資料交換的條件為:
第一資料塊的顆粒壽命和第二資料塊的顆粒壽命之差大於等於第三閾值時,則確定所述第一資料塊和第二資料塊符合需要進行資料交換的條件。
其中,第一資料塊和第二資料塊是位於所述第一資料區中的兩個不同的資料塊。
舉例來說,獲取第一資料區中各資料塊的PE(消耗次數),當最大PE值減去最小PE值之差值大於等於第三閾值時,說明最大PE值對應的資料塊和最小PE值對應的資料塊之間需要進行資料交換,從而達到資料塊之間的顆粒壽命磨損均衡處理的目的。
202、將第一資料塊和第二資料塊在第一資料區內部進行資料交換;
也就是說,將第一資料區塊上的資料搬遷到第二資料塊上,將第二資料塊上的資料搬遷到第一資料塊上。
圖7為圖6所示實施例的一種資料交換示意圖,如圖7所示,假設CH0和CH1上排列的資料塊為第一資料區的資料塊,CH2和CH3上排列的資料塊為第二數據區的資料塊。當第一資料區中存在最大PE值減去最小PE值之差值大於等於第三閾值時,則滿足第一資料區內的資料塊交換條件,此時,只需要在第一資料區內進行資料塊的交換;同理,當第二資料區中存在最大PE值減去最小PE值之差值大於等於第三閾值時,則滿足第二資料區內的資料塊交換條件,此時,只需要在第二資料區內進行資料塊的交換即可。
本發明實施例所擴展的SSD磨損均衡機制不僅可以在資料區內進行資料塊的交換,同時也可以在資料區之間進行整體資料交換,在達到SSD磨損均衡處理的目的同時,也可以保持SSD的資料隔離的特性。
需要說明的是,應用本發明實施例所述的磨損均衡處理方法可以實現多維度的磨損均衡處理,圖8為本發明實施例應用的一種多維度的磨損均衡機制示意圖,如圖8所示,不僅可以在資料區內部通過資料塊交換進行資料區內部的磨損均衡處理,還可以擴展到資料區之間通過整體資料的交換進行資料區間的磨損均衡處理;同時,以資料區(data set)為單位,還可以擴展到不同儲存碟(同一個儲存節點)之間的整體資料交換進行磨損均衡處理,以及不同儲存節點之間的整體資料交換進行磨損均衡處理。
圖9為本發明一實施例提供的磨損均衡處理裝置的流程示意圖,如圖9所示,包括:
計算模組91,用於根據第一資料區和第二資料區中資料塊的顆粒壽命,分別計算所述第一資料區和所述第二資料區的顆粒壽命;
確定模組92,用於根據所述第一資料區的顆粒壽命與所述第二資料區的顆粒壽命,確定所述第一資料區和第二資料區符合需要進行資料交換的條件;
交換模組93,用於將所述第一資料區和第二資料區進行資料整體交換;
所述第一資料區與所述第二資料區是不同特性的資料區。
可選地,所述確定模組92具體用於:
根據第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命,若所述第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命之和大於等於第一閾值時,和/或所述第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命之差大於等於第二閾值時,則確定所述第一資料區和第二資料區符合需要進行資料交換的條件。
可選地,所述交換模組93具體用於:
將所述第一資料區中的所有資料塊搬遷到所述第二資料區所在的儲存空間;將所述第二資料區中的所有資料塊搬遷到所述第一資料區所在的儲存空間。
可選地,所述確定模組92,還用於根據所述第一資料區中各資料塊的顆粒壽命,確定第一資料塊和第二資料塊符合需要進行資料交換的條件;
所述交換模組93,還用於將所述第一資料塊和第二資料塊在所述第一資料區內部進行資料交換;
所述第一資料塊和第二資料塊是位於所述第一資料區中的兩個不同的資料塊。
可選地,所述確定模組92具體還用於:
根據所述第一資料區中各資料塊的顆粒壽命,若所述第一資料塊的顆粒壽命和第二資料塊的顆粒壽命之差大於第三閾值時,則確定所述第一資料塊和第二資料塊符合需要進行資料交換的條件。
本實施例所示磨損均衡處理裝置可以執行上述所示方法實施例,其實現原理和技術效果不再贅述。
相應地,本發明實施例還提供一種儲存有電腦程式的電腦可讀儲存介質,電腦程式被電腦執行時能夠實現上述方法實施例中與磨損均衡處理裝置相關的步驟或操作,在此不再贅述。
最後應說明的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案,而非對其限制;儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明,本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改,或者對其中部分技術特徵進行等同替換;而這些修改或者替換,並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和範圍。
在本發明實施例中使用的術語是僅僅出於描述特定實施例的目的,而非旨在限制本發明。在本發明實施例和所附申請專利範圍中所使用的單數形式的“一種”、“所述”和“該”也旨在包括多數形式,除非上下文清楚地表示其他含義,“多種”一般包含至少兩種,但是不排除包含至少一種的情況。
應當理解,本文中使用的術語“和/或”僅僅是一種描述關聯物件的關聯關係,表示可以存在三種關係,例如,A和/或B,可以表示:單獨存在A,同時存在A和B,單獨存在B這三種情況。另外,本文中字元“/”,一般表示前後關聯物件是一種“或”的關係。
還需要說明的是,術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含,從而使得包括一系列要素的商品或者系統不僅包括那些要素,而且還包括沒有明確列出的其他要素,或者是還包括為這種商品或者系統所固有的要素。在沒有更多限制的情況下,由語句“包括一個……”限定的要素,並不排除在包括所述要素的商品或者系統中還存在另外的相同要素。
圖1為傳統的SSD資料混合排列示意圖,在圖1所示的資料混合排列情況下存在如下問題,例如,讀(read) 命令的平均延遲(latency )通常在50us左右。一個抹除(erase)命令平均延遲經常在5ms左右,如果erase,read發到同一個晶粒(die)上,read命令需要的時間有點長。
為了解決上述問題,對延時要求高的業務,可以採用資料實體上的間隔,來得到顯著的改進,例如,將與讀(read) 命令的平均延遲時間差不多的業務資料放在一個channel(簡稱CH)上,將與抹除命令的平均延遲時間差不多的業務資料放在另一個channel上,從而避免抹除、寫對讀延遲的影響。
圖2-1為演變後的一種open channel SSD資料排列示意圖,如圖2-1所示,為完全獨佔一條channel的資料排列方法,這種獨享情況下會有更小的讀延遲(read latency)。例如,CH0和CH1上的業務資料是與CH2和CH3上的業務資料是根據業務需求獨立放置的,也就是說,CH0和CH1上的業務資料是與CH2和CH3上的業務資料是採用資料的實體間隔的。
圖2-2為演變後的又一種open channel SSD資料排列示意圖,如圖2-2所示,為共享channel的資料排列方法,這種共享的情況下,read IOPS會更高,其中,IOPS (Input/Output Operations Per Second)為每秒進行讀寫(I/O)操作的次數,通常,IOPS越高表示硬碟讀(寫)資料越快,如圖2-2所示,上面虛線框內的資料是共享CH0、CH1、CH2和CH3的,下面虛線框內的資料也是共享CH0、CH1、CH2和CH3的,但是上面虛線框內的資料和下面虛線框內的資料是根據業務需求獨立放置的,即採用資料的實體間隔的。
圖3為基於open channel SSD資料排列的傳統SSD磨損均衡處理示意圖,如圖3所示,例如,在CH1中的資料塊和CH2中的資料塊之間存在較大的顆粒壽命差距,是需要將這兩個資料塊進行交換,如交換的話,那樣就失去了CH1和CH2中的資料隔離的特性。但是,放任顆粒壽命之間的較大差距而不予交換的話,將會影響整個SSD的壽命。
因為傳統的SSD磨損均衡機制是建立在SSD資料混合排列基礎上,磨損均衡也只能在各資料塊之間進行交換,如果將傳統的SSD磨損均衡機制應用在open channel SSD資料排列上,就破壞了資料的隔離性。
為此,本發明實施例建立一種多維度SSD磨損均衡機制,可以資料區(data set)內進行資料交換;也可以在data set之間進行資料交換;也可以在不同儲存碟之間進行資料交換;也可以在不同儲存節點間進行資料交換。不僅擴展了傳統SSD磨損均衡機制,同時又可以保持資料的隔離性。
需要說明的是,本發明採用不同的資料區(data set)將不同業務資料進行實體分隔,其中,位於同一個資料區中的資料塊即可以獨佔一條channel的資料排列方法,也為共享channel的資料排列方法。
圖4為本發明一實施例提供的磨損均衡處理方法的流程示意圖,如圖4所示,本發明實施例是以兩個不同特性的資料區的整體資料交換為例進行說明:
101、根據第一資料區和第二資料區中資料塊的顆粒壽命,分別計算所述第一資料區和所述第二資料區的顆粒壽命;
通常來說,計算NAND 壽命很簡單,一般廠家會告訴NAND顆粒PE Cycle (寫入資料,抹除數據,這個為一次)。比如顆粒壽命,廠商告訴我們是5000次;那麼每次寫資料,不用擦完後,這樣它就消耗了一次。也就是只能做5000次這樣操作。
因此可以在第一資料區和第二資料區中設個計數器,例如執行了寫入,抹除操作,就加1,這樣就可以計算第一資料區和第二資料區的顆粒壽命。
102、根據所述第一資料區的顆粒壽命與所述第二資料區的顆粒壽命,確定所述第一資料區和第二資料區符合需要進行資料交換的條件;
在一種可選的實施方式中,本步驟具體實現是可以包括如下幾種條件:
根據第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命,若所述第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命之和大於等於第一閾值時,則確定所述第一資料區和第二資料區符合需要進行資料交換的條件;
或者,根據第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命,若所述第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命之差大於等於第二閾值時,則確定所述第一資料區和第二資料區符合需要進行資料交換的條件;
或者,根據第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命,若所述第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命之和大於等於第一閾值時且所述第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命之差大於等於第二閾值時,則確定所述第一資料區和第二資料區符合需要進行資料交換的條件。
103、將所述第一資料區和第二資料區進行資料整體交換;
具體實現時,例如,可以將所述第一資料區中的所有資料塊搬遷到所述第二資料區所在的儲存空間;將所述第二資料區中的所有資料塊搬遷到所述第一資料區所在的儲存空間。
需要說明的是,本發明實施例中所述的第一資料區與所述第二資料區是兩個不同特性的資料區,具體地,第一資料區與第二資料區例如是兩個資料實體隔離的獨立放置的資料區。其中,無論是第一資料區或第二資料區,既可以採用獨佔一條channel的資料排列方法,也採用共享channel的資料排列方法。
舉例來說,圖5為圖4所示實施例的一種資料交換示意圖,如圖5所示:
假設CH0和CH1上排列的資料塊為第一資料區的資料塊(如圖5所示的dataset1),CH2和CH3上排列的資料塊為第二數據區的資料塊(如圖5所示的dataset2),本發明可以通過計算dataset1上各資料塊的PE而綜合計算分析得到dataset1的PE1,通過計算dataset2上各資料塊的PE而綜合計算分析得到dataset1的PE2。
需要說明的是,上述PE是指 program/ Erase 次數,這是用來衡量顆粒壽命的一種參數,比如,顆粒壽命是PE=5000,每寫一次,再抹除數據,這樣就消耗一次PE。
假設dataset1的PE1和dataset2的PE2滿足下面條件,就可以將dataset1和dataset2的資料進行整體交換:
PE1+PE2>=第一閾值;|PE1-PE2|>=第二閾值;
假設本發明實施例設置的第一閾值的PE次數為5000,第二閾值的PE次數為1000;當data set 1的PE1=3000,data set 2的PE2=2000時候,說明data set 1消耗PE次數的更快一些。
PE1+PE2=3000+2000>=5000,說明data set 1的PE1和data set 2的PE2之和達到第一閾值;
PE1-PE2=3000-2000>=1000,說明data set 1的PE1和data set 2的PE2之差達到第二閾值;
此時可以確定對兩個set(data set 1和data set 2)的整體資料進行交換。如圖5所示,交換完成之後,data set 1上的所有資料塊在PE=2000的塊上,這樣,即使data set 1消耗PE次數快一些,交換之後,data set 1消耗PE次數和data set 2消耗PE次數也差不多達到平衡狀態;不僅可以保持data set 1和data set 2的資料隔離狀態,同時通過資料交換可以對open channel SSD進行磨損均衡處理,延長open channel SSD的顆粒壽命。
因此,本發明實施例可以根據第一資料區和第二資料區中各資料塊的顆粒壽命,分別計算第一資料區和第二資料區的顆粒壽命;並進而根據第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命,判斷第一資料區和第二資料區是否符合需要進行資料交換的條件;若是,則將第一資料區和第二資料區進行資料整體交換。不僅可以保持兩個獨立資料區之間的資料隔離狀態,同時通過資料整體交換可以對open channel SSD進行磨損均衡處理,從而達到延長open channel SSD的顆粒壽命之目的。
圖6為本發明另一實施例提供的磨損均衡處理方法的流程示意圖,如圖6所示,本發明實施例是以同一個資料區(如第一資料區)中的資料塊交換為例進行說明:
201、根據所述第一資料區中各資料塊的顆粒壽命,確定第一資料塊和第二資料塊符合需要進行資料交換的條件;
例如在第一資料區中設置有計數器,例如執行了寫入,抹除操作,就加1,這樣就可以計算得到第一資料區的顆粒壽命。
可選地,本發明實施例可以設置資料交換的條件為:
第一資料塊的顆粒壽命和第二資料塊的顆粒壽命之差大於等於第三閾值時,則確定所述第一資料塊和第二資料塊符合需要進行資料交換的條件。
其中,第一資料塊和第二資料塊是位於所述第一資料區中的兩個不同的資料塊。
舉例來說,獲取第一資料區中各資料塊的PE(消耗次數),當最大PE值減去最小PE值之差值大於等於第三閾值時,說明最大PE值對應的資料塊和最小PE值對應的資料塊之間需要進行資料交換,從而達到資料塊之間的顆粒壽命磨損均衡處理的目的。
202、將第一資料塊和第二資料塊在第一資料區內部進行資料交換;
也就是說,將第一資料區塊上的資料搬遷到第二資料塊上,將第二資料塊上的資料搬遷到第一資料塊上。
圖7為圖6所示實施例的一種資料交換示意圖,如圖7所示,假設CH0和CH1上排列的資料塊為第一資料區的資料塊,CH2和CH3上排列的資料塊為第二數據區的資料塊。當第一資料區中存在最大PE值減去最小PE值之差值大於等於第三閾值時,則滿足第一資料區內的資料塊交換條件,此時,只需要在第一資料區內進行資料塊的交換;同理,當第二資料區中存在最大PE值減去最小PE值之差值大於等於第三閾值時,則滿足第二資料區內的資料塊交換條件,此時,只需要在第二資料區內進行資料塊的交換即可。
本發明實施例所擴展的SSD磨損均衡機制不僅可以在資料區內進行資料塊的交換,同時也可以在資料區之間進行整體資料交換,在達到SSD磨損均衡處理的目的同時,也可以保持SSD的資料隔離的特性。
需要說明的是,應用本發明實施例所述的磨損均衡處理方法可以實現多維度的磨損均衡處理,圖8為本發明實施例應用的一種多維度的磨損均衡機制示意圖,如圖8所示,不僅可以在資料區內部通過資料塊交換進行資料區內部的磨損均衡處理,還可以擴展到資料區之間通過整體資料的交換進行資料區間的磨損均衡處理;同時,以資料區(data set)為單位,還可以擴展到不同儲存碟(同一個儲存節點)之間的整體資料交換進行磨損均衡處理,以及不同儲存節點之間的整體資料交換進行磨損均衡處理。
圖9為本發明一實施例提供的磨損均衡處理裝置的流程示意圖,如圖9所示,包括:
計算模組91,用於根據第一資料區和第二資料區中資料塊的顆粒壽命,分別計算所述第一資料區和所述第二資料區的顆粒壽命;
確定模組92,用於根據所述第一資料區的顆粒壽命與所述第二資料區的顆粒壽命,確定所述第一資料區和第二資料區符合需要進行資料交換的條件;
交換模組93,用於將所述第一資料區和第二資料區進行資料整體交換;
所述第一資料區與所述第二資料區是不同特性的資料區。
可選地,所述確定模組92具體用於:
根據第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命,若所述第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命之和大於等於第一閾值時,和/或所述第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命之差大於等於第二閾值時,則確定所述第一資料區和第二資料區符合需要進行資料交換的條件。
可選地,所述交換模組93具體用於:
將所述第一資料區中的所有資料塊搬遷到所述第二資料區所在的儲存空間;將所述第二資料區中的所有資料塊搬遷到所述第一資料區所在的儲存空間。
可選地,所述確定模組92,還用於根據所述第一資料區中各資料塊的顆粒壽命,確定第一資料塊和第二資料塊符合需要進行資料交換的條件;
所述交換模組93,還用於將所述第一資料塊和第二資料塊在所述第一資料區內部進行資料交換;
所述第一資料塊和第二資料塊是位於所述第一資料區中的兩個不同的資料塊。
可選地,所述確定模組92具體還用於:
根據所述第一資料區中各資料塊的顆粒壽命,若所述第一資料塊的顆粒壽命和第二資料塊的顆粒壽命之差大於第三閾值時,則確定所述第一資料塊和第二資料塊符合需要進行資料交換的條件。
本實施例所示磨損均衡處理裝置可以執行上述所示方法實施例,其實現原理和技術效果不再贅述。
相應地,本發明實施例還提供一種儲存有電腦程式的電腦可讀儲存介質,電腦程式被電腦執行時能夠實現上述方法實施例中與磨損均衡處理裝置相關的步驟或操作,在此不再贅述。
最後應說明的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案,而非對其限制;儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明,本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改,或者對其中部分技術特徵進行等同替換;而這些修改或者替換,並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和範圍。
101-202‧‧‧步驟
91‧‧‧計算模組
92‧‧‧確定模組
93‧‧‧交換模組
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案,下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的圖式作一簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的圖式是本發明的一些實施例,對於本領域普通技術人員來講在不付出創造性勞動的前提下,還可以根據這些圖式獲得其他的圖式。
圖1為傳統的SSD資料混合排列示意圖;
圖2-1為演變後的一種open channel SSD資料排列示意圖;
圖2-2為演變後的又一種open channel SSD資料排列示意圖;
圖3為基於open channel SSD資料排列的傳統SSD磨損均衡處理示意圖;
圖4為本發明一實施例提供的磨損均衡處理方法的流程示意圖;
圖5為圖4所示實施例的一種資料交換示意圖;
圖6為本發明另一實施例提供的磨損均衡處理方法的流程示意圖;
圖7為圖6所示實施例的一種資料交換示意圖;
圖8為本發明實施例應用的一種多維度的磨損均衡機制示意圖;
圖9為本發明一實施例提供的磨損均衡處理裝置的流程示意圖。
Claims (10)
- 一種磨損均衡處理方法,其特徵在於,包括: 根據第一資料區和第二資料區中資料塊的顆粒壽命,分別計算該第一資料區和該第二資料區的顆粒壽命; 根據該第一資料區的顆粒壽命與該第二資料區的顆粒壽命,確定該第一資料區和第二資料區符合需要進行資料交換的條件; 將該第一資料區和第二資料區進行資料整體交換; 該第一資料區與該第二資料區是不同特性的資料區。
- 根據請求項1所述的方法,其中,根據第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命,確定該第一資料區和第二資料區符合需要進行資料交換的條件,包括: 根據第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命,若該第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命之和大於等於第一閾值時,和/或該第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命之差大於等於第二閾值時,則確定該第一資料區和第二資料區符合需要進行資料交換的條件。
- 根據請求項2所述的方法,其中,將該第一資料區和第二資料區進行資料整體交換包括: 將該第一資料區中的所有資料塊搬遷到該第二資料區所在的儲存空間;將該第二資料區中的所有資料塊搬遷到該第一資料區所在的儲存空間。
- 根據請求項1所述的方法,其中,還包括: 根據該第一資料區中各資料塊的顆粒壽命,確定第一資料塊和第二資料塊符合需要進行資料交換的條件; 將該第一資料塊和第二資料塊在該第一資料區內部進行資料交換; 該第一資料塊和第二資料塊是位於該第一資料區中的兩個不同的資料塊。
- 根據請求項4所述的方法,其中,根據第一資料區中各資料塊的顆粒壽命,確定第一資料塊和第二資料塊符合需要進行資料交換的條件,包括: 根據該第一資料區中各資料塊的顆粒壽命,若該第一資料塊的顆粒壽命和第二資料塊的顆粒壽命之差大於第三閾值時,則確定該第一資料塊和第二資料塊符合需要進行資料交換的條件。
- 一種磨損均衡處理裝置,其特徵在於,包括: 計算模組,用於根據第一資料區和第二資料區中資料塊的顆粒壽命,分別計算該第一資料區和該第二資料區的顆粒壽命; 確定模組,用於根據該第一資料區的顆粒壽命與該第二資料區的顆粒壽命,確定該第一資料區和第二資料區符合需要進行資料交換的條件; 交換模組,用於將該第一資料區和第二資料區進行資料整體交換; 該第一資料區與該第二資料區是不同特性的資料區。
- 根據請求項6所述的裝置,其中,該確定模組具體用於: 根據第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命,若該第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命之和大於等於第一閾值時,和/或該第一資料區的顆粒壽命與第二資料區的顆粒壽命之差大於等於第二閾值時,則確定該第一資料區和第二資料區符合需要進行資料交換的條件。
- 根據請求項7所述的裝置,其中,該交換模組具體用於: 將該第一資料區中的所有資料塊搬遷到該第二資料區所在的儲存空間;將該第二資料區中的所有資料塊搬遷到該第一資料區所在的儲存空間。
- 根據請求項6所述的裝置,其中: 該確定模組,還用於根據該第一資料區中各資料塊的顆粒壽命,確定第一資料塊和第二資料塊符合需要進行資料交換的條件; 該交換模組,還用於將該第一資料塊和第二資料塊在該第一資料區內部進行資料交換; 該第一資料塊和第二資料塊是位於該第一資料區中的兩個不同的資料塊。
- 根據請求項9所述的裝置,其中,該確定模組具體還用於: 根據該第一資料區中各資料塊的顆粒壽命,若該第一資料塊的顆粒壽命和第二資料塊的顆粒壽命之差大於第三閾值時,則確定該第一資料塊和第二資料塊符合需要進行資料交換的條件。
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