一种固态硬盘智能垃圾回收与调度方法技术

本发明专利技术提供一种固态硬盘智能垃圾回收与调度方法。本发明专利技术方法通过两级阈值来确定产生GC的类型。将可中断垃圾回收的读写擦除操作与各个通道的读写IO合并管理，充分利用各个通道的空闲时间主动回收可用空间。设置可中断垃圾回收IO队列，利用GC缓冲区来暂存回收受害块的有效页，延迟可中断垃圾回收的有效页写入操作，降低GC对主机IO的影响。对于不可中断GC，受害块的选取采用贪婪策略，选取无效页最多的块，最大化GC效率。对于可中断GC，受害块的选取综合考虑回收效率，数据更新频率和擦除次数，兼顾垃圾回收效率与磨损均衡。本方法能够保证GC的效率的同时，降低GC对主机IO的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种固态硬盘智能垃圾回收与调度方法
本专利技术属于固态硬盘(SSD)固件算法设计领域，具体涉及了一种固态硬盘智能垃圾回收(GC)与调度方法。
技术介绍
随着半导体技术的发展，在计算机系统中，存储子系统已经成为制约计算机系统发展的瓶颈。基于NAND闪存的SSD由于其高速读写性能，成为目前主流的存储设备之一。SSD的存储介质NAND闪存具有如下物理特性：1)闪存只提供读、写和擦除3种操作，且这三种操作性能不对称，读最快，写次之，擦除最慢；2)闪存是按页、块、平面的结构进行组织；页是读/写的最小单位，一般为2/4/8KB；块是擦除的最小单位，一个块一般包含64/128个页；3)闪存擦除后只能写一次，即所谓的erase-before-write，这造成闪存不支持原地更新；4)闪存每个存储单元的编程/擦除(P/E)次数有限，超过该P/E次数后，闪存存储数据不再可靠。由于NAND闪存的上述物理特性，造成SSD只能采用异地更新策略：将以前写入的数据无效化，然后将数据写入到新的位置。随着数据的不断写入或更新，SSD的空闲空间逐渐减少；当空闲空间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固态硬盘智能垃圾回收与调度方法，其特征在于，包括各个通道主机IO队列CH_IO，可中断垃圾回收IO队列GC_IO，GC缓冲区Buf

【技术特征摘要】
1.一种固态硬盘智能垃圾回收与调度方法，其特征在于，包括各个通道主机IO队列CH_IO，可中断垃圾回收IO队列GC_IO，GC缓冲区BufGC，IO调度模块和GC决策模块；
CH_IO保存主机接口发送至各个通道的用户IO请求，即主机端的读写请求；GC_IO保存可中断垃圾回收的VB块的有效页读/写请求和VB块的擦除请求；BufGC暂存VB块的有效页；IO调度模块负责调度各CH_IO队列和GC_IO队列中的请求；GC决策模块负责决定垃圾回收操作方式，此外，也负责不可中断的垃圾回收。


2.根据权利要求1所述的一种固态硬盘智能垃圾回收与调度方法，其特征在于，对于每个通道，当有新的写请求到达，其GC决策模块的工作过程如下：
G1、判断该通道剩余空闲空间比例U是否大于不可中断垃圾回收触发阈值THhard；
当U＜THhard时，产生不可中断垃圾回收，执行G2；
当U≥THhard时，执行G3；



其中，NBfree为空闲的闪存块数，NBtotal为总的闪存块数；
G2、根据式选择得分最小的闪存块作为GC的VB块，暂停本通道的主机IO响应，在本通道内完成不可中断GC，然后执行G9；
其中，NPvalid为该通道闪存块中的有效页数，NPtotal为该通道闪存块的总页数；
G3、判断是否有正在进行的可中断垃圾回收，采用CH_IGC_flag进行标志；若没有，即CH_IGC_flag＝0，执行G4；否则，执行G9；
G4、判断该通道剩余空间比例U是否小于可中断垃圾回收触发阈值THsoft；
当U＜THsoft时，执行G5；
当U≥THsoft时，执行G9；
G5、判断该通道可中断GC的VB块是否为空；若是，执行G6；否则，执行G7；
G6、根据式选择得分最小的闪存块设置为VB块，然后执行G7；
其中，age为此块包含的数据页上次无效化距现在的时间，erase_count为块的擦除次数；
G7、判断GC缓冲区BufGC是否有足够空间...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚英彪，孔小冲，包杰丞，冯维，范金龙，姜显扬，徐欣，
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