提供固态盘中的后台操作的机会窗口提示的方法和固态盘技术

本申请提供了一种用于提供固态盘中的后台操作的机会窗口提示的方法和一种固态盘。该方法包括以下步骤：从主机接收多个主机命令，以访问固态盘(SSD)的存储介质；监视用于执行所述多个主机命令的原速率；通过获取原速率在时间单元内的均值来计算平均速率；将平均速率与阈进行比较；检测出平均速率降至阈以下，这指示机会窗口打开；提供机会窗口的提示；以及确定是否在机会窗口期间执行将要进行或即将进行的后台操作。

Method for providing window of opportunity for background operation in solid state disk and solid state disk

This application provides a method and a solid state disk for providing an opportunity window prompt for background operation in a solid state disk. The method includes the following steps: receiving multiple host commands from the host to access the storage medium of the solid state disk (SSD); monitoring the original rate used to execute the multiple host commands; calculating the average rate by acquiring the average value of the original rate in the time unit; comparing the average rate with the threshold; and detecting the average rate to be reduced. Below the threshold, this indicates that the opportunity window is open; provides a hint of the opportunity window; and determines whether background operations are to be performed or to be performed during the opportunity window.

【技术实现步骤摘要】
提供固态盘中的后台操作的机会窗口提示的方法和固态盘相关申请的交叉引用本申请要求于2017年4月13日提交的美国临时专利申请No.62/485,296的权益和优先权，该申请的公开以引用方式全文并入本文中。
本公开整体涉及固态盘(SSD)，更具体地说，涉及一种用于提供用于在SSD中执行后台操作的机会窗口提示的系统和方法。
技术介绍
固态盘(SSD)将主机/用户数据存储在诸如闪存介质的存储介质中。闪存介质具有一定的读/写能力和持久性，需要谨慎管理。SSD控制器管理SSD的闪存介质，以提供可靠、高性能和高性价比的数据存储。SSD控制器需要执行各种内部后台操作，以延长SSD的生命周期和提供SSD的可靠的操作。这种内部后台操作的示例是回收、垃圾收集、闪存转换层(FTL)的数据结构更新、各种统计和日志更新和高速缓存卸载。这些后台操作可占用闪存通道带宽的很大一部分和SSD控制器的资源。一些后台操作(如垃圾收集和回收)相当复杂，可能会导致主机读/写操作的严重中断。由于SSD的内部后台操作，主机所观察到的带宽和延迟可显著波动。
技术实现思路
根据一个实施例，一种方法包括：从主机接收多个主机命令，以访问固态盘(SSD)的存储介质；监视用于执行所述多个主机命令的原速率；通过获取原速率在时间单元内的均值来计算平均速率；将平均速率与阈进行比较；检测出平均速率降至阈以下，这指示机会窗口打开；提供机会窗口的提示；以及确定是否在机会窗口期间执行将要进行或即将进行的后台操作。根据另一实施例，一种固态盘(SSD)包括：闪存介质；以及控制器，其包括主机接口层、闪存转换层和闪存接口层。主机接口层被构造为：从主机接收多个主机命令，以访问固态盘(SSD)的存储介质；监视用于执行所述多个主机命令的原速率；通过获取原速率在时间单元内的均值来计算平均速率；将平均速率与阈进行比较；检测出平均速率降至阈以下，这指示机会窗口打开；以及为闪存转换层提供机会窗口的提示。闪存转换层被构造为确定是否在机会窗口期间执行将要进行或即将进行的后台操作。闪存接口层被构造为根据所述多个主机命令执行去往闪存介质和离开的数据转移。现在将参照附图更具体地描述并且在权利要求中指出包括各种新颖的实施细节和事件组合的上述和其它优选特征。应该理解的是，本文所述的特定系统和方法仅以说明的方式呈现，而不是作为限制。正如本领域技术人员所理解的，本文中描述的原理和特征可在不脱离本公开范围的各个和众多实施例中采用。附图说明作为本申请的一部分包括在内的附图示出了当前优选实施例，并且与上面提供的一般性描述和下面提供的优选实施例的详细描述一起用于解释和教导本文描述的原理。图1示出了根据一个实施例的示例固态盘(SSD)的框图；图2是根据一个实施例的用于计算平均主机读速率的示例处理的流程图；图3示出了机会窗口的示例；图4显示了用于示出执行后台操作的机会窗口的数据库应用的使用情况示例；以及图5是根据一个实施例的基于平均主机读速率执行后台操作的示例处理的流程图。附图不一定按比例绘制，并且在整个附图中出于示意性目的，相似结构的元件或功能通常由相同标号代表。附图仅旨在便于本文描述的各个实施例的描述。附图未描述本文公开的教导的每个方面，并且不限制权利要求的范围。具体实施方式本文公开的特征和教导中的每一个可分别使用或与其它特征和教导结合使用，以提供一种用于提供用于在SSD中执行后台操作的机会窗口提示的系统和方法。参照附图进一步详细地描述了单独地和组合地利用许多这些额外特征和教导的代表性示例。该详细描述仅旨在教导本领域技术人员用于实施本教导的各方面的进一步的细节，而不是为了限制权利要求的范围。因此，在最广泛的意义上，以上在详细描述中公开的特征的组合对于实施教导来说可以不是必须的，而是仅仅是被教导为描述本教导的特定代表性示例。在下文的说明中，仅为了解释的目的，提出了具体的术语，以提供对本公开的彻底理解。然而，本领域的技术人员之一应该清楚，对于实施本公开的教导，不需要这些具体的细节。本文的详细描述的一些部分按照对计算机存储器中的数据位的操作的算法和符号表示来呈现。这些算法描述和表示由数据处理领域的技术人员用来有效地将其工作的实质传达给本领域其它技术人员。本文通常将算法看作是导致预期结果的一系列有条理的步骤。这些步骤需要物理量的物理操作。通常(但不一定)这些量采取可以被存储、转移、合并、比较和以其他方式被操纵的电信号或磁信号的形式。将这些信号称为位、值、元素、符号、字符、术语、数字等有时(主要是出于常用的原因)被证明是方便的。然而，应当记住，所有这些和类似的术语都与适当的物理量相联系，并且仅是适用于这些量的方便标记。除非特别说明，否则从下面的讨论中明显应该理解，在整个描述中，利用诸如“处理”、“计算”、“确定”、“显示”等的讨论，是指计算机系统或类似的电子计算装置的行为和处理，其操纵在计算机系统的寄存器和存储器中表示为物理(电子)量的数据、并且将其转变为在计算机系统存储器或寄存器或其它这种信息存储、传输或显示装置中类似地表示为物理量的其他数据。此外，代表性示例和从属权利要求的各种特征可以以不具体和明确地列举的方式组合，以便提供本教导的额外的有用实施例。还明确指出，为了原始公开的目的以及为了限制要求保护的主题内容的目的，实体的组的所有的值的范围或指示公开了每个可能的中间值或中间实体。还明确指出了，图中所示的组件的尺寸和形状是为了帮助理解目前教导的实施，而不是为了限制示例中显示的尺寸和形状。本公开提供了一种用于检测和提供用于执行固态盘(SSD)的后台操作的最佳时间窗口的系统和方法。SSD控制器可在最佳时间窗口中执行SSD的内部后台操作(诸如回收、垃圾收集、用于闪存转换层(FTL)的数据结构更新、各种统计和日志更新、以及高速缓存卸载)，以最小化中断和避免与主机发起的I/O操作的潜在冲突。根据一个实施例，SSD的主机接口层监视主机I/O操作的速率，并且提供指示最佳时间窗口对于SSD的闪存转换层(FTL)可用的提示。最佳时间窗口还被称作机会窗口。FTL可确定是否在最佳时间窗口中执行将要进行或即将进行的后台操作中的全部或一些，以减少或避免对主机发起的I/O操作的影响。主机接口层可不提出任何特定的闪存转换算法，而是基于现有FTL算法仅向FTL提供关于何时执行后台操作的提示。图1示出了根据一个实施例的示例固态盘(SSD)的框图。SSD120包括闪存介质150和SSD控制器121。根据一个实施例，SSD120是包括经高速外围组件互连(PCIe)总线附接的非易失性存储介质的高速非易失性存储器(NVMe)。在另一实施例中，SSD120是一种可与结构上NVMe(NVMeoverFabrics，NVMe-oF)标准兼容的存储器。在这种情况下，可通过诸如以太网、光纤通道和InfiniBand的下层网络结构访问SSD120。SSD控制器121包括主机接口层122、闪存转换层(FTL)123和闪存接口层124。主机接口层122提供主机110与SSD控制器121之间的主机接口。FTL123利用映射表将逻辑块地址(LBA)转换为物理块地址(PBA)，并且访问映射表所指示的闪存介质150的物理块，以对闪存介质150的物理块执行请求的主机I/O命令。主机I/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于提供固态盘中的后台操作的机会窗口提示的方法，包括以下步骤：从主机接收多个主机命令，以访问固态盘的存储介质；监视用于执行所述多个主机命令的原速率；通过获取所述原速率在时间单元内的均值来计算平均速率；将所述平均速率与阈进行比较；检测出所述平均速率降至所述阈以下，这指示所述机会窗口打开；提供所述机会窗口的提示；以及确定是否在所述机会窗口期间执行将要进行或即将进行的后台操作。

【技术特征摘要】
2017.04.13 US 62/485,296;2017.06.15 US 15/624,4301.一种用于提供固态盘中的后台操作的机会窗口提示的方法，包括以下步骤：从主机接收多个主机命令，以访问固态盘的存储介质；监视用于执行所述多个主机命令的原速率；通过获取所述原速率在时间单元内的均值来计算平均速率；将所述平均速率与阈进行比较；检测出所述平均速率降至所述阈以下，这指示所述机会窗口打开；提供所述机会窗口的提示；以及确定是否在所述机会窗口期间执行将要进行或即将进行的后台操作。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：发起所述多个主机命令中的一个主机命令；针对所述多个主机命令中的每一个宣布完成条目；以及在执行每个主机命令之后更新所述平均速率。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述原速率是原主机读速率，并且所述平均速率是平均主机读速率。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述原速率是原主机写速率，并且所述平均速率是平均主机写速率。5.根据权利要求1所述的方法，还包括：通过获取多个原速率在时间单元内的均值来计算多个平均速率；将所述多个平均速率与一组阈进行比较；检测出所述多个平均速率中的第一平均速率降至所述一组阈中的第一阈以下，这指示第一机会窗口打开；检测出所述多个平均速率中的第二平均速率降至所述一组阈中的第二阈以下，这指示第二机会窗口打开；提供所述第一机会窗口和所述第二机会窗口的提示；确定是否在所述第一机会窗口期间执行将要进行或即将进行的后台操作的第一子集；以及确定是否在所述第二机会窗口期间执行将要进行或即将进行的后台操作的第二子集。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述固态盘的主机接口层提供指示所述机会窗口对于所述固态盘的闪存转换层可用的提示。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述后台操作包括以下中的一个或多个：更新所述闪存介质的闪存转换层映射表、将用于每块的编程/擦除计数的表和各种日志保存至所述闪存介质、写高速缓存卸载、和回收闪存块/页、以及垃圾收集。8.根据权利要求1所述的方法，其中，利用权重参数计算所述平均速率。9.根据权利要求1所述的方法，其中，基于在所述主机上运行的应用、所述固态盘的类型和所述多个主机命令的特性中的一个或多个确定所述阈。10.根据权利要求1所述的方法，还包括：检测出所述平均速率超过所述阈，这指示所述机会窗口关闭；以及停止或缩减活动的后台操作。11.根据权利要求1所述的方法，还包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉姆达斯·卡恰尔，金钟民，奇亮奭，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR