一种存储设备中针对特定规律数据镜像映射优化处理方法技术

本发明专利技术公开了一种存储设备中针对特定规律数据镜像映射优化处理方法，在存储设备的逻辑层到FTL固件算法层之间，建立重映射层，在重映射层划分热数据区、冷数据区，对应热数据区、冷数据区分别建立映射表，动态追踪各区变化，调整各区热度值，将热数据区数据依次组合对应到固件算法层的日记区，将冷数据区数据依次组合对应到固件算法层的数据区。本申请的重映射层，使多变的数据在进入FTL层之前重映射为顺序写，提升存储设备的性能，管理重映射层中的冷、热数据区分布，在逻辑层做替换映射，提高可靠性保障。靠性保障。靠性保障。

【技术实现步骤摘要】
一种存储设备中针对特定规律数据镜像映射优化处理方法


[0001]本专利技术涉及存储设备
，尤其是涉及一种存储设备中针对特定规律数据镜像映射优化处理方法。

技术介绍

[0002]目前，常用的存储设备主要由主控制器、闪存芯片构成，主控制器主要负责闪存芯片的管理、载荷分配等，通过固件算法层也叫闪存转换层 FTL（Flash Translate Layer），对外提供与普通硬盘（HDD）相同的访问接口，即系统应用可以通过逻辑扇区号以扇区为单位对闪存设备进行访问。每家闪存制造商都有各自开发的FTL，闪存设备上的一切读写操作需要透过 FTL 来进行操作。
[0003]闪存设备包括逻辑层、固件算法层、物理层，逻辑层实际就是文件系统层，是应用中直接能看到的，由连续的逻辑地址组成的。
[0004]在固件算法层FTL里，存放了逻辑块地址（Logical Block Address，LBA）到物理块地址（Physical Block Address，PBA）的映射。
[0005]操作系统访问的硬盘地址，其实都是逻辑地址，只有通过FTL转换后，才会变成实际的物理地址，找到对应的块进行访问操作，系统本身不需要去考虑块的磨损程度，只要和操作来读写数据即可。
[0006]主流的FTL主要有3种地址映射方法：页映射、块映射和混合映射，页映射，以页为单位执行地址映射，直接定位数据，但页映射表保存内存开销大；块映射，保存逻辑块到物理块的映射信息，内存开销小，但映射信息的粒度较大易发生地址覆盖，读写性能较低。混合映射,物理块被逻辑地分为DataZone数据区和CacheZone日记区，数据区中使用块映射,同时利用页映射定位在日志区的更新数据。虽然混合映射方法结合了块级和页级映射两者的优点.但它并未完全解决前两者中的性能问题。随机写效率低、写循环寿命受限等等仍然是闪存设备存储亟待优化的问题。
[0007]由于 FTL 涉及GC（垃圾回收）和磨损均衡（Wearing Level），会直接影响设备读写平均速率和寿命等重要参数。
[0008]而基于 NandFlash物理机制上的特点，其物理操作主要受限于：
①ꢀ
必须先擦除整个块，并以页为单位写入数据；
②
闪存写寿命有限，并伴随着磨损增加，数据块稳定性降低。当发生覆盖写将严重影响设备的性能和稳定性。加之，当前众多的应用场景件数据流热点独立变化，多个动态变化的I/O行为，降低了以顺序存取方式见长的闪存设备的存取性能，增加了损益平衡管理的难度。
[0009]因此，提高随机写效率、增加写循环寿命，是闪存设备目前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是提供一种存储设备中针对特定规律数据镜像映射优化处理方法，在闪存设备中设置重映射层，在重映射层中进行热数据区与冷数据区的区分，并根据冷数
据区与热数据区的热度值，动态地追踪各区的变化，调整冷数据区与热数据区，将热数据区数据依次组合对应到FTL层的日志区 CacheZone上，将冷数据区数据依次组合对应到FTL层的数据区 DataZone上，将多变的Host数据请求在到达FTL层前重映射为顺序写，提升存储设备的性能，并利于FTL中无效数据回收和磨损平衡的管理而增加闪存设备的稳定性，动态追踪冷热数据区并在逻辑层做替换映射，提高可靠性保障。
[0011]第一方面，本专利技术的上述专利技术目的通过以下技术方案得以实现：一种存储设备结构，包括依次设置的逻辑层、重映像层、固件算法层、物理层，重映像层用于对HOST数据进行冷热数据分区存储，通过热映射表与冷映射表分别进行管理，动态追踪冷数据与热数据变化，调整数据区热度值。
[0012]本专利技术进一步设置为：热数据区包括固定热数据区、可变热数据区，固定热数据区用于存储高频小数据，可变热数据区用于存储低频小数据；重映像层中除热数据区外的区域为冷数据区。
[0013]本专利技术进一步设置为：将热数据区划分为若干个热数据子区；将冷数据区划分为若干个冷数据子区，建立父子热度值表用于管理。
[0014]第二方面，本专利技术的上述专利技术目的通过以下技术方案得以实现：一种存储设备中针对特定规律数据镜像映射优化处理方法，在存储设备的逻辑层到FTL固件算法层之间，建立重映射层，在重映射层划分热数据区、冷数据区，对应热数据区、冷数据区分别建立映射表，动态追踪各区变化，调整各区热度值，将热数据区数据依次组合对应到固件算法层的日记区，将冷数据区数据依次组合对应到固件算法层的数据区。
[0015]本专利技术进一步设置为：根据数据请求中的写入逻辑扇区位置、长度、频度，将数据请求划分为：高频度小数据、低频度小数据、大数据、混合类； 以高频度小数据、低频度小数据所在的区为热数据区，重映像层中除热数据区外的区域为冷数据区。
[0016]本专利技术进一步设置为：以高频度小数据所在区及其延展区为固定热数据区，以低频度小数据所在区及其延展区为可变热数据区，建立固定热数据区、可变热数据区热映射表。
[0017]本专利技术进一步设置为：以热数据区一个逻辑块所含的扇区个数为单位，将热数据区划分为若干热数据子区，各热数据子区节点的热度值总和为热数据区父节点热度值；以日志区大小为单位，将冷数据区划分为若干冷数据子区，记录各冷数据子区节点的热度值。
[0018]本专利技术进一步设置为：根据工作流变化情况，结合I/O特性，动态追踪冷热区域变化，根据数据访问次数，更新热度值表，根据热度值表，更新热数据区与冷数据区。
[0019]本专利技术进一步设置为：重映射层热数据区动态追踪，包括以下步骤：S1、接收到HOST数据请求；S2、查找数据请求所在重映射层的分区；S3、所在分区是否为热数据区，若是，进入下一步，若否，转S 10；S4、增加所在热数据区的子节点热度值、父节点热度值；S5、判断热度值是否溢出，若是，进入下一步，若否，转S13；S6、将所有区域热度值均右移一位；S7、判断是否有热度值为0的节点，若否，进入下一步，若是，转S12；S8、判断热数据区长度是否超过日志区长度，若是，进入下一步，若否，转S13；
S9、根据热度值重新排列节点，将最低热度值对应节点调入冷数据区；转S13；S10、增加所在冷数据子区的热度值；S11、判断是否有冷数据区热度值大于热数据区节点热度值, 若是，转S6，若否，转S13；S12、将热度值为0的节点存入冷数据区，将冷数据区热度值最大的节点替换到热数据区；S13、等待接收下一个写入数据请求，转S1。
[0020]第三方面，本专利技术的上述专利技术目的通过以下技术方案得以实现：一种存储设备，包括主控制器与存储阵列，存储设备中设置逻辑层、重映射层、固件算法层、物理层，主控制器中存储有存取数据程序，主控制器执行存取数据程序时实现本申请所述方法。
[0021]与现有技术相比，本申请的有益技术效果为：1.本申请通过在逻辑层和固件算法层之间建立一个重映射层，使多变的数据在进入FTL层之前重映射为顺序写，提升存储设备的性能；2.进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种存储设备结构，其特征在于：包括依次设置的逻辑层、重映像层、固件算法层、物理层，重映像层用于对HOST数据进行冷热数据分区存储，通过热映射表与冷映射表分别进行管理，动态追踪冷数据与热数据变化，调整数据区热度值。2.根据权利要求1所述存储设备结构，其特征在于：热数据区包括固定热数据区、可变热数据区，固定热数据区用于存储高频小数据，可变热数据区用于存储低频小数据；重映像层中除热数据区外的区域为冷数据区。3.根据权利要求2所述存储设备结构，其特征在于：将热数据区划分为若干个热数据子区；将冷数据区划分为若干个冷数据子区，建立父子热度值表用于管理。4.一种存储设备中针对特定规律数据镜像映射优化处理方法，其特征在于：在存储设备的逻辑层到FTL固件算法层之间，建立重映射层，在重映射层划分热数据区、冷数据区，对应热数据区、冷数据区分别建立映射表，动态追踪各区变化，调整各区热度值，将热数据区数据依次组合对应到固件算法层的日记区，将冷数据区数据依次组合对应到固件算法层的数据区。5.根据权利要求4所述存储设备中针对特定规律数据镜像映射优化处理方法，其特征在于：根据数据请求中的写入逻辑扇区位置、长度、频度，将数据请求划分为：高频度小数据、低频度小数据、大数据、混合类； 以高频度小数据、低频度小数据所在的区为热数据区，重映像层中除热数据区外的区域为冷数据区。6.根据权利要求5所述存储设备中针对特定规律数据镜像映射优化处理方法，其特征在于：以高频度小数据所在区及其延展区为固定热数据区，以低频度小数据所在区及其延展区为可变热数据区，建立固定热数据区、可变热数据区热映射表。7.根据权利要求4所述存储设备中针对特定规律数据镜像映射优化处理方法，其特征在于：以热数据区一个逻辑块所含的扇区个数为单位，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦薇，罗挺，吴大畏，李晓强，
申请(专利权)人：深圳市得一微电子有限责任公司，
类型：发明
国别省市：