一种提高SSD读写性能的方法及其系统技术方案

本发明专利技术涉及一种提高SSD读写性能的方法及其系统；其中，方法，包括：S1，主机下发写数据命令；S2，判断动态SLC Cache是否已写满；S3，将数据写入SLC Cache；S4，判断除SLC Cache以外的SSD空间是否写满；S5，将数据保存在SLC中；S6，判断静态SLC Cache是否已写满；S7，将数据写入SLC Cache；S8，将数据搬移至TLC；S9，完成数据写入。本发明专利技术有效提高了SSD顺序读写和随机读写的性能，能够更好地满足需求。

A Method and System for Improving SSD Reading and Writing Performance

【技术实现步骤摘要】
一种提高SSD读写性能的方法及其系统
本专利技术涉及固态硬盘使用寿命
，更具体地说是指一种提高SSD读写性能的方法及其系统。
技术介绍
NANDFlash闪存芯片是SSD(SolidStateDisk)存储数据的主要部分。目前市场主流的闪存芯片是TLC，TLC(Triple-LevelCell)，即单个存储单元存储三比特的数据，其特点是读写速度慢，寿命短(约500-1500次擦写寿命)，价格便宜；而SLC(Single-LevelCell)，即单个存储单元存储一比特的数据，其特点是读写速度快，但是价格贵；TLCSSD为了解决NANDFlash读写慢的问题，固件会分配一定比例的SLCCache，之所以称之为SLCCache，是因为它并不是真正意义上的SLCNANDFlash，是在既有的TLCNANDFlash里面划出一部分空间作为SLC使用，以提升SSD的读写性能。不同的SSD厂商算法不同，一部分SSD会选择划定专属空间来充当静态SLCCache以提高读写性能，这样做的坏处是，这块SLCCache专属区域由于要面临最多数据量的读写，这块区域的P/ECycle将会更快耗尽，另外一部分SSD就选择动态划分SLCCache区域，SLCCache的大小会随着SSD的实际使用容量而变化，这样SLCCache的空间无法得到保证。但是，不管使用哪种分配方式，都存在弊端。目前大部分TLCSSD的使用过程中，需要从TLC中读取数据，导致读性能低，并且在SSD使用后期和大量写入导致SLCCache用完的情况下，读写性能下降明显；因此，无法满足需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种提高SSD读写性能的方法及其系统。为实现上述目的，本专利技术采用于下技术方案：一种提高SSD读写性能的方法，包括以下步骤：S1，主机下发写数据命令；S2，判断动态SLCCache是否已写满；若是，进入S6；若否，则进入S3；S3，将数据写入SLCCache；S4，判断除SLCCache以外的SSD空间是否写满；若是，进入S8；若否，则进入S5；S5，将数据保存在SLC中，并进入S9；S6，判断静态SLCCache是否已写满；若是，进入S8；若否，则进入S7；S7，将数据写入SLCCache；S8，将数据搬移至TLC；S9，完成数据写入。其进一步技术方案为：所述S2中，动态SLCCache为SSD容量的9％-11％。其进一步技术方案为：所述S5中，还包括：主机读数据从SLC中读取。其进一步技术方案为：所述S6中，静态SLCCache的容量为3GB。其进一步技术方案为：所述S7之后，还包括：判断主机是否空闲或SSD空间是否写满；若是，进入S8；若否，则返回S1。一种提高SSD读写性能的系统，包括：下发单元，第一判断单元，第一写入单元，第二判断单元，保存单元，第三判断单元，第二写入单元，搬移单元，及完成单元；所述下发单元，用于主机下发写数据命令；所述第一判断单元，用于判断动态SLCCache是否已写满；所述第一写入单元，用于将数据写入SLCCache；所述第二判断单元，用于判断除SLCCache以外的SSD空间是否写满；所述保存单元，用于将数据保存在SLC中；所述第三判断单元，用于判断静态SLCCache是否已写满；所述第二写入单元，用于将数据写入SLCCache；所述搬移单元，用于将数据搬移至TLC；所述完成单元，用于完成数据写入。其进一步技术方案为：所述第一判断单元中，动态SLCCache为SSD容量的9％-11％。其进一步技术方案为：所述保存单元中，主机读数据从SLC中读取。其进一步技术方案为：所述第三判断单元中，静态SLCCache的容量为3GB。其进一步技术方案为：还包括第四判断单元，用于判断主机是否空闲或SSD空间是否写满。本专利技术与现有技术相比的有益效果是：在主机写入数据时，按优先写入动态SLCCache，其次写入静态SLCCache，最后写入TLC的原则，固件分配一部分SSD容量空间作为动态SLCCache，数据在空闲时不搬入TLC，提高写入性能的同时，可以提高随机读的性能，还分配3GB空间的静态SLCCache，空闲时搬入TLC，以提高用户在使用过程中的读写性能，通过动态SLCCache和静态SLCCache结合的分配方式，有效提高了SSD顺序读写和随机读写的性能，能够更好地满足需求。下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步描述。附图说明图1为现有技术中使用静态SLCCache的处理流程示意图；图2为本专利技术一种提高SSD读写性能的方法流程图；图3为本专利技术一种提高SSD读写性能的系统方框图。具体实施方式为了更充分理解本专利技术的
技术实现思路
，下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。如图1到图3所示的具体实施例，现有技术中，TLCSSD会依据SSD本身的容量划分一定比例的空间用于实现SLCCache，比例有2％-12％不等，当SSD实际使用容量超过SSD本身容量减去SLCCache之差后，就不再承担SLCCache缓存义务，重新变成TLC区域，这样做的好处是SLCCache专属区域只有实际使用容量超过临界值时才会被解散，在绝大多数没有达到临界值时，SLCCache就可以全部参与为SSD读写加速，当然这样做也有坏处的，这块SLCCache专属区域由于要面临最多数据量的读写，这块区域的P/ECycle将会更快耗尽，而且由于静态SLCCache的空间固定，所以完成写入后要及时将Cache中的数据搬运到TLC，因此使用静态SLCCache只对写性能有明显提高，对随机读性能几乎没有提高。其中，如图1所示的现有技术，Host(主机)下发写命令，首先判断除SLCCache外SSD是否有剩余空间，如果有则将数据写入SLC，待主机空闲将数据搬入TLC，如果没有剩余空间，则将SLCCache用作TLC增加存储空间；这种处理策略可以有效提升写性能，但是由于读数据时(特别是随机读)，因数据已经被搬入TLC，需要从TLC中读取数据，导致读性能低，并且在SSD使用后期和大量写入导致SLCCache用完的情况下，读写性能下降明显。如图2所示，本专利技术公开了一种提高SSD读写性能的方法，包括以下步骤：S1，主机下发写数据命令；S2，判断动态SLCCache是否已写满；若是，进入S6；若否，则进入S3；S3，将数据写入SLCCache；S4，判断除SLCCache以外的SSD空间是否写满；若是，进入S8；若否，则进入S5；S5，将数据保存在SLC中，并进入S9；S6，判断静态SLCCache是否已写满；若是，进入S8；若否，则进入S7；S7，将数据写入SLCCache；S8，将数据搬移至TLC；S9，完成数据写入。其中，所述S2中，动态SLCCache为SSD容量的9％-11％，在本实施例中，动态SLCCache为SSD容量的10％。其中，所述S5中，还包括：主机读数据从SLC中读取，提高了读性能。其中，所述S6中，静态SLCCache的容量为3GB，其中，基于大数据的研究结论显示，TLC固态硬盘的SLC缓存容量应该大于3GB，电脑用户平均每小时产生1.17GB数据写入，90％以上的用户平均工作负载容量小于3GB；因此，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高SSD读写性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，主机下发写数据命令；S2，判断动态SLC Cache是否已写满；若是，进入S6；若否，则进入S3；S3，将数据写入SLC Cache；S4，判断除SLC Cache以外的SSD空间是否写满；若是，进入S8；若否，则进入S5；S5，将数据保存在SLC中，并进入S9；S6，判断静态SLC Cache是否已写满；若是，进入S8；若否，则进入S7；S7，将数据写入SLC Cache；S8，将数据搬移至TLC；S9，完成数据写入。

【技术特征摘要】
1.一种提高SSD读写性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，主机下发写数据命令；S2，判断动态SLCCache是否已写满；若是，进入S6；若否，则进入S3；S3，将数据写入SLCCache；S4，判断除SLCCache以外的SSD空间是否写满；若是，进入S8；若否，则进入S5；S5，将数据保存在SLC中，并进入S9；S6，判断静态SLCCache是否已写满；若是，进入S8；若否，则进入S7；S7，将数据写入SLCCache；S8，将数据搬移至TLC；S9，完成数据写入。2.根据权利要求1所述的一种提高SSD读写性能的方法，其特征在于，所述S2中，动态SLCCache为SSD容量的9％-11％。3.根据权利要求1所述的一种提高SSD读写性能的方法，其特征在于，所述S5中，还包括：主机读数据从SLC中读取。4.根据权利要求1所述的一种提高SSD读写性能的方法，其特征在于，所述S6中，静态SLCCache的容量为3GB。5.根据权利要求1所述的一种提高SSD读写性能的方法，其特征在于，所述S7之后，还包括：判断主机是否空闲或SSD空间是否写满；若是，进入S8；若否，则返回S1。6.一种提高SSD读写性能的系统，其特征在于，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：冷志源，冯元元，周晨杰，
申请(专利权)人：深圳忆联信息系统有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44