SSD内部数据文件管理系统及管理方法技术方案

本发明专利技术公开了一种SSD内部数据文件系统eblock链接结构、管理系统及方法，多级eblock链接结构包括：RL0 eblock：用于放置盘片配置信息以及RLn eblock的块位置信息；RLn eblock：用于存放SLT EBLOCK的块位置信息；SLT eblock：用于存放SLT表，供SSD盘片上电时读取。本发明专利技术采用多级检索方式访问SLT、FLT等数据，规避多块交替擦写方式下，NAND块寿命消耗过快的问题，并可保证盘片充足的寿命。此方式不需要借助额外的非易失介质，使得完全基于nand flash的SSD内部文件管理得以实现，降低了硬件成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
SSD内部数据文件管理旨在控制SSD内容数据文件的访问。这些数据文件主要有 盘片日志文件、固件升级文件、配置文件、nand flash块状态、掉电数据文件等内容。为保 证SSD的可靠性，SSD内部数据管理常采用多备份、SLC模式、只使用快page等机制。 现有SSD内部数据管理采用轻量级的盘片主机数据管理方式，如图1所示。 在该系统中，给定逻辑地址空间，建立一张逻辑地址到flash物理地址的映射表 FLT(First Level Table)，在FLT中为每个内部数据文件划分一段固定且互斥的逻辑地址 空间，这些数据文件在分配的逻辑地址空间中存放。此方式下，FLT表随着系统数据文件数 量的增加而增加，所以，可支持的内部数据文件数量有限。另外，需要较大的buffer去缓存 FLT表，增加硬件成本；由于各文件固定划分逻辑地址空间，当需要增加、删除数据文件时， 需要重新构造FLT并划分逻辑地址空间，灵活性很差。 由于FLT较大，FLT也需作为一个文件保存到flash中，所以还需再建立一张逻辑 地址到flash物理地址的映射表SLT (Second Level Table)，用于描述FLT数据存放关系。 在盘片下电时，FLT数据下刷到flash，而SLT数据则被下刷到Nor flash/EEPROM中SLT所 在块的首个空page中。若SLT所在的块记满，则需要记录到备用块中，并擦除记满的块。 SLT 数据之所以保存到 Nor Flash/EEPROM，是因为 Nor Flash/EEPROM 数据 retention非常可靠且page大小较小（如nor page size通常为64-256B，但读取较慢； nand flash page size通常为16KB)，SSD控制器在boot阶段可快速、有效查询到与SLT 紧邻的空page。另外Nor Flash/EEPROM块较nand flash块的擦写次数多得多，可在Nor flash/EEPROM中选用两个块交替擦除/记录掉电时的SLT数据。但这意味着，SSD硬盘必 须外接额外的非易失介质，硬件成本增加。 当盘片上电时，SSD firmware从Nor flash/EEPROM中给定区域内检索首个空 page，读取有效SLT到buffer，随后查找SLT从flash中获取FLT到buffer，随后即可访问 系统区的各个数据文件。通常而言，首先读取掉电数据文件用于上电重建。 读取系统区指定数据文件时，根据文件起始逻辑地址和长度查找FLT读取存放于 flash物理地址内数据即可。更新指定系统数据文件时，若为page对齐写，则将数据写到 空白page，更新映射关系到FLT。若非page对齐写，则在执行读填充后，再将数据写到空白 page，更新映射关系到FLT。 参考图1，现有技术中，需要在buffer中缓存SLT及整个FLT，并存在于SSD的整 个运行周期，占用buffer资源较多，增加掉电数据下刷压力，增加硬件成本。 在满足FLT下电下刷条件下，FLT不宜过大，也意味着现有系统区管理方法可管理 的系统区数据文件数量较少。 现有设计中，各系统区数据文件从FLT中固定分配逻辑空间用于数据读写。观察 图1，FLT表中的file之间存在一些无效表项entry，表项空间利用率低下。当需要增加或 删除某个文件时，将需要对几乎所有系统文件在FLT中的地址段进行重新划分，灵活性较 差。 另外，由于nand的比特翻转特性导致检索的空page不可靠且在nand中交替擦除 /记录会快速消耗nand的块寿命，为有效获取SLT，需要将SLT保存到Nor flash/EEPROM 中，导致硬件成本增加。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种SSD内部数据文 件系统eblock链接结构、管理系统及方法，解决现有系统区数据管理方法灵活性较差， buffer资源占用过多，可支持系统区文件数量较少，表项空间利用率低下，需要外接额外非 易失介质保存SLT的问题。 为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种SSD内部数据文件管理 系统多级eblock链接结构，包括： RLO eblock :用于放置盘片配置信息以及RLn eblock的块位置信息； RLn eblock :用于存放SLT EBLOCK的块位置信息； SLT eblock :用于存放SLT表，供SSD盘片上电时读取。 本专利技术还提供了一种SSD内部数据文件管理系统，包括上述eblock链接结构、 FILES eblock、buffer、SLT表、逻辑-物理映射表FLT# ;其中： FILES eblock:用于存放SSD盘片数据文件内容和各文件最后一次写包含的 FLT# ； buffer :用于在SSD盘片上电时，根据SLT eblock的块位置信息，从SLT eblock 中读取SLT表；缓存逻辑-物理映射表FLT# ;根据SLT表记录的最后一次写page的位置， 获取逻辑-物理映射表FLT#记录的映射关系，再根据逻辑-物理映射表FLT#读取存放于 FILES eblock中的SSD盘片数据文件内容，并缓存读取的SSD盘片数据文件内容； SLT表：用于按文件ID '#'记录文件file#最后一次写page的位置；该最后一次 写page的位置记录有file#的逻辑-物理映射表FLT# ; 逻辑-物理映射表FLT# :用于记录file#的逻辑地址到物理地址的映射关系。 本专利技术所述eblock链接结构的构造过程包括以下步骤： 1)选取nand flash中若干固定物理位置的flash blcok作为RLO eblock，并约 定SSD在boot阶段从这些固定位置中读取有效的RLO page ; 2)从nand flash中选取一定数量的flash block构成一个block pool，并预留 一部分flash block用于坏块替换和垃圾回收； 3)在上述block pool中获取与设计备份数相同的flash block，对这些flash block按顺序记录物理地址构成RLn block map，将RLn blockmap作为RLn-1 page的一部 分记录到RLn-Ι级中，当前获取的若干个flash block即构成RLn eblock ; 4)在上述block pool的剩余flash block中获取与设计备份数相同flash block，对这些flash block按顺序记录物理地址构成SLT block map，将SLT block map作 为RLn page的一部分记录到RLn中；当前获取的若干个flash block即构成SLT eblock。 本专利技术还提供了一种SSD内部数据文件管理方法，该方法主要实现过程为： 在SSD boot阶段将SLT表读写到buffer中； 读文件file#时，检查file#对应的逻辑-物理映射表FLT#是否在buffer中；若 是，则直接查找buffer中的FLT#获取物理地址来读取文件内容；若否，查找buffer中SLT 表的号节点获取文件file#最后一次写的物理地址，读取逻辑-物理映射表F本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种SSD内部数据文件管理系统多级eblock链接结构，其特征在于，包括：RL0 eblock：用于放置盘片配置信息以及RLn eblock的块位置信息；RLn eblock：用于存放SLT EBLOCK的块位置信息；SLT eblock：用于存放SLT表，供SSD盘片上电时读取。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李雷，游毓，向平，周士兵，姜黎，马翼，田达海，彭鹏，
申请(专利权)人：湖南国科微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43