一种固态硬盘地址映射的方法技术

本发明专利技术公开了一种固态硬盘地址映射的方法，包括以下步骤：步骤S1：在SRAM中建立CMT、GMT、CMTnum和GTD；步骤S2：向CMT中插入映射项前，首先判断CMT缓存槽是否已满，已满则根据CMTnum中最大计数值批量剔除CMT中的映射项；步骤S3：服务连续写请求时，将连续映射项合并成一条插入到CMT中，用LEN表示其映射长度，并更新CMTnum中计数值；步骤S4：服务连续读请求时，若在CMT中未找到该映射记录，则查询SRAM中GMT，若仍未找到，将闪存中对应GMT加载到SRAM中。与现有技术相比，本发明专利技术中将多条连续映射记录合并成一条插入到CMT中，降低对缓存槽的占用；批量剔除CMT中映射项，降低GMT更新频率；SRAM中GMT服务文件系统的空间局部性请求，提高对连续数据的处理能力。

A Method of Address Mapping for Solid State Hard Disk

【技术实现步骤摘要】
一种固态硬盘地址映射的方法
本专利技术涉及数据存储领域，尤其涉及一种固态硬盘地址映射的方法。
技术介绍
固态硬盘(SolidStateDriver，SSD)采用半导体作为存储介质。其无需依赖任何机械装置、不需要寻道，从而降低了I/O请求访问延迟，同时以功耗低、抗震防摔、体积小等优点逐渐取代机械硬盘。SSD大多将闪存(NANDFlash)作为存储媒介，NANDFlash的存储方式依赖其物理特性，现有文件系统不能直接访问或操作SSD，为使现有文件系统无需做任何改动就能直接访问SSD，SSD使用软件的形式把对NANDFlash的操作模拟成对磁盘的操作，软件层称为闪存转换层(FlashTranslationLayer，FTL)。FTL存在于文件系统和NANDFlash之间，隐藏了现有闪存的一些物理特性，并只向文件系统暴露可操作的逻辑块地址，而逻辑块地址到物理块地址之间的转换，全由FTL来完成。SSD控制器利用FTL去管理NANDFlash阵列，使得数据的存储得到了保障。FTL算法对整个SSD来说至关重要，且FTL的优劣将直接影响到整个产品的性能。其中地址映射是整个FTL的重要组成部分，它负责将文件系统下发的所有逻辑块地址转换成NANDFlash可识别的物理块地址，同时在逻辑块地址与物理块地址之间建立某种映射关系，映射关系会存放到映射表中，供后续查询及更改。当文件系统再次需要对指定逻辑块地址进行读写操作时，FTL首先会在映射表中查询对应的映射关系，根据映射关系找到NANDFlash对应的物理块地址，从而服务文件系统相应的请求。在现有地址映射算法中，基于需求的页级映射算法(DFTL)保留了传统页级映射算法的高效性和灵活性，将所有的映射记录全部保存到NANDFlash中，文件系统需要访问某个逻辑页时，根据其需求加载相应的一部分映射表到SRAM中来服务此请求，这种基于需求的策略极大地降低了映射表对SRAM的占用。DFTL算法将物理块划分为两大类：(1)数据块，(2)全局转换块。DFTL将文件系统下发的数据写入到数据块中；将页级映射表写入到全局转换块中，页级映射表中存储的是从逻辑页LPN＝0一直到逻辑页LPN＝MaxLPN的连续映射信息。若NANDFlash的物理页数量较多，导致页级映射表的容量较大，一个物理块可能无法保存整张页级映射表，此时需要多个物理块作为全局转换块。但全局转换块仅占用整个NANDFlash总容量的2％左右，其余均为数据块，不会影响到用户的使用空间。全局转换块中的物理页称为全局映射表(GlobalMappingTable，GMT)，同时设计了全局转换目录(GlobalTranslationDirectory，GTD)来记录所有GMT的物理地址，通过GTD来查找对应的GMT从而找到所需的映射信息。通过基于需求的地址映射，解决了页级映射表过大的问题，同时也将页级映射的灵活性保留下来。另外，DFTL根据文件系统的时间局部性，即在一段时间内可能再次访问之前所访问过的内容，设计了缓存映射表(CacheMappingTable，CMT)，来缓存文件系统最近访问过的记录，减少GMT的读写次数，提高整个系统的读写性能。但DFTL仍然存在一定的缺陷从而限制了整体性能：1、文件系统的请求通常具有时间局部性和空间局部性两大特性，若是能同时考虑这两大特性，可减少系统请求之外的额外操作，提高整个系统的响应能力与性能。DFTL中设计的CMT采用LPU链式算法，合理利用了文件系统请求的时间局部性，但CMT中每一条映射项都是独立存在的，前后不存在逻辑空间上的连续，因此DFTL对于文件系统的连续请求的处理能力较差。2、CMT的剔除策略开销过大。CMT根据LRU算法将最久未访问到的映射信息进行剔除，若此映射在CMT中发生了更新，需要将对应的GMT进行更新，保证每一条映射信息都是有效的。每当CMT需要剔除一条更新后的映射信息都需要将NANDFlash中对应的某个GMT进行更新，频繁剔除此类映射信息，就需要频繁更新对应的GMT，严重影响整个系统的性能，同时也增大了写放大。因此，怎样才能让FTL能够快速处理文件系统的连续请求以及优化CMT的剔除策略，降低全局转换页的更新频率，提升整体系统的性能，是目前急需解决的关键技术。故，针对现有技术的缺陷，实有必要提出一种技术方案以解决现有技术存在的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种固态硬盘地址映射的方法，提高固态硬盘的连续读写能力，同时优化一级缓存CMT的剔除策略，降低全局转换页的更新频率，提升FTL的寻址效率，从而提高固态硬盘的性能。为了克服现有技术存在的技术缺陷，本专利技术的技术方案如下：一种固态硬盘地址映射的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：在SRAM中建立CMT、GMT、CMTnum和GTD；步骤S2：向CMT中插入映射项前，首先判断CMT缓存槽是否已满，已满则根据CMTnum中最大计数值批量剔除CMT中的映射项；步骤S3：服务连续写请求时，将连续映射项合并成一条插入到CMT中，用LEN表示其映射长度，并更新CMTnum中计数值；步骤S4：服务连续读请求时，若在CMT中未找到该映射记录，则查询SRAM中GMT，若仍未找到，将闪存中对应GMT加载到SRAM中。作为优选的技术方案，所述的映射表至少需要包括一级缓存CMT、二级缓存GMT、CMT记录表CMTnum和全局转换目录GTD。作为优选的技术方案，CMTnum是为了辅助优化CMT而设计，CMTnum以数组的形式来实现。数组下标表示GMT编号；数组值为计数值，表示CMT中有多少条映射记录属于当前GMT。作为优选的技术方案，每向CMT中新插入一条映射记录之前，首先判断CMT缓存槽是否已满，若缓存槽已满，取出CMTnum中最大计数值的数组下标，批量剔除CMT中所有属于该数组下标所代表GMT编号的映射记录。作为优选的技术方案，一级缓存CMT缓存最近写请求所产生的映射记录。作为优选的技术方案，一级缓存CMT最大可缓存1024条映射记录。作为优选的技术方案，当服务连续写请求时，可将多条连续映射记录合并成一条映射记录，并用LEN属性表示其映射长度。作为优选的技术方案，二级缓存GMT是缓存保存在NANDFlash中的部分连续映射记录。作为优选的技术方案，CMT中增加了LEN属性，可使多条连续映射记录合并成一条，并用长度来表示。作为优选的技术方案，CMTnum是为了辅助优化CMT而设计的，CMTnum是以数组的形式来实现，数组下标表示GMT的编号，数组值表示CMT中有多少条映射单元属于当前GMT。作为优选的技术方案，每向CMT中新插入一条映射记录后，计算该映射记录对应的GMT编号，并更新CMTnum中对应计数值。作为优选的技术方案，GTD是记录所有GMT在闪存中的物理地址。作为优选的技术方案，缓存到内存中的GMT分为WGMT和RGMT。作为优选的技术方案，当服务连续读请求且所请求的映射记录不存在于一级缓存CMT中，查询二级缓存GMT，若二级缓存GMT中存在其映射记录，即可一次性服务该连续读请求。作为优选的技术方案，若二级缓存GMT仍未找到该映射记录，则根据GTD找到对应的GMT，将该GMT加载到WGMT或RGMT中，即可一次性服务该连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固态硬盘地址映射的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：在SRAM中建立映射表，所述的映射表至少包括一级缓存CMT、二级缓存GMT、CMT记录表CMTnum和全局转换目录GTD；步骤S2：向CMT中插入映射项前，首先判断CMT缓存槽是否已满，已满则根据CMTnum中最大计数值批量剔除CMT中的映射项；步骤S3：服务连续写请求时，将连续映射项合并成一条插入到CMT中，用LEN表示其映射长度，并更新CMTnum中计数值；步骤S4：服务连续读请求时，若在CMT中未找到该映射记录，则查询SRAM中GMT，否则，将闪存中对应GMT加载到SRAM中；其中，CMTnum用于辅助优化CMT，CMTnum采用数组的形式来；数组下标表示GMT编号；数组值为计数值，表示CMT中有多少条映射记录属于当前GMT；在步骤S2中，若CMT缓存槽已满，取出CMTnum中最大计数值的数组下标，批量剔除CMT中所有属于该数组下标所代表GMT编号的映射记录。

【技术特征摘要】
1.一种固态硬盘地址映射的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：在SRAM中建立映射表，所述的映射表至少包括一级缓存CMT、二级缓存GMT、CMT记录表CMTnum和全局转换目录GTD；步骤S2：向CMT中插入映射项前，首先判断CMT缓存槽是否已满，已满则根据CMTnum中最大计数值批量剔除CMT中的映射项；步骤S3：服务连续写请求时，将连续映射项合并成一条插入到CMT中，用LEN表示其映射长度，并更新CMTnum中计数值；步骤S4：服务连续读请求时，若在CMT中未找到该映射记录，则查询SRAM中GMT，否则，将闪存中对应GMT加载到SRAM中；其中，CMTnum用于辅助优化CMT，CMTnum采用数组的形式来；数组下标表示GMT编号；数组值为计数值，表示CMT中有多少条映射记录属于当前GMT；在步骤S2中，若CMT缓存槽已满，取出CMTnum中最大计数值的数组下标，批量剔除CMT中所有属于该数组下标所代表GMT编号的映射记录。2.根据权利要求1所述的固态硬盘地址映射的方法，其特征在于，一级缓存CMT缓存最近写请求所产生的映射记...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊凌雁，王勇，李开成，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33