SSD的数据处理方法、装置、存储介质及SSD设备制造方法及图纸

本发明专利技术涉及数据存储技术领域，提供了一种SSD的数据处理方法、装置、存储介质及SSD设备，该方法包括：当进行用户数据写入时，根据预设的地址映射关系计算与目标逻辑地址对应的目标物理地址，与连续分布的逻辑地址具有映射关系的物理地址分布在不同ONFI通道内的晶圆块上；将写入数据放到写缓存中与目标物理地址对应的缓存位置，按照目标物理地址将待写入数据分别写入SSD中不同ONFI通道内的晶圆块上。本发明专利技术通过FTL管理改变了写数据的算法逻辑，能够在不对写性能造成影响的前提下通过提升nand闪存介质上的并发性的方式来提高SSD设备的IO性能，降低总的读延迟，提高大块数据随机读性能。读性能。读性能。

【技术实现步骤摘要】
SSD的数据处理方法、装置、存储介质及SSD设备


[0001]本专利技术涉及数据存储
，尤其涉及一种SSD的数据处理方法、装置、存储介质及SSD设备。

技术介绍

[0002]固态硬盘（Solid State Disk或Solid State Drive，简称SSD）的读写性能主要由前端总线传输速率、固件处理、闪存数据传输几个因素共同决定。固态硬盘相比机械硬盘具有读写性能高、体积小、抗震能力强等优点。但由于nand闪存的访问、更新方式的变化，必须引入FTL (Flash Translation Layer，闪存转换层)来管理闪存的读写擦行为，以兼容之前的存储访问接口，FTL的管理与调度成为闪存存储介质能否被高效使用的关键因素。
[0003]目前，针对FTL的管理与调度来提高闪存设备性能的研究工作与实际应用，主要分为以下几种：优化校验方案、减少写放大、提升并发性。
[0004]为了适应大容量、高性能存储应用场景的需求，现阶段固态硬盘通常采用多通道闪存阵列的分布形式存储数据，如图1所示，ONFI总线是闪存介质和SSD控制器进行数据传输的通道，各个ONFI通道之间数据传输可以并行进行。为了提高性能、增加纠错能力和减少管理开销，多个闪存介质会共用一条闪存数据传输总线(ONFI总线)。闪存之间通常以多个晶圆（die）组成一组阵列组(raid group)的形式，即多个晶圆块(die block)组成一个阵列组块(raid group block)。每个阵列组块内的晶圆块被平均分配到每个ONFI总线通道，以达到最大的后端传输带宽。以8个晶圆块组成一个阵列组块为例，如图2所示。
[0005]现有固态硬盘设计中，用户数据写入时，控制器会把接收到的数据先写到一块连续的写缓存（write buffer）里面，待凑满一个write buffer时，再将整个write buffer数据通过ONFI总线写入到nand里面。具体写缓存填充顺序如下：第一个4k用户数据先填充第一个晶圆块的第一个4k写缓存；第二个4k用户数据接着填充第一个晶圆块的第二个4k写缓存；第三个4k用户数据填充第一个晶圆块的第三个4k写缓存；第四个4k用户数据填充第一个晶圆块的第四个4k写缓存。依照这样的填充顺序，当第一个晶圆块的最后一个4k写缓存被用户填充后，下一个4k用户数据填充第二个晶圆块的第一个4k写缓存，以此顺序，直到整个阵列组页写缓存被填满，然后将这笔数据写入到闪存介质里面。
[0006]写入到nand时，按writer buffer里的排放顺序依次写到阵列组块RG block的每个物理block内。大块数据(例如block size=32kB，占8个逻辑块单元lba)随机写入后，每个block size的数据在nand内的布局layout如图3所示。在随后的32kB随机读时，由于每个block size的数据都处于同一个物理die block内，以nand颗粒为镁光B16，ONFI总线速度为533MT/s为例，后端读延迟等于一个多页读(multi plane read)的busy时间(约68微秒)加上32kB数据在一个onfi总线上的传输时间（约64微秒），使得闪存介质端的读延迟比较大（约132微秒）。
[0007]可见，现有技术中，由于用户数据在闪存中按die block连续分布，使得大块数据随机写后，每个大块数据都处于同一个通道内的同一个die block内。这样在随后的相同大
小的数据块随机读时，由于多页（multiplane）读的busy时间和ONFI总线上数据传输时间都比较长，增加了随机读延迟，降低了大块数据随机读性能。

技术实现思路

[0008]鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的SSD的数据处理方法、装置、存储介质及SSD设备。
[0009]本专利技术的一个方面，提供了一种SSD的数据处理方法，所述方法包括：当进行用户数据写入时，根据预设的地址映射关系计算与目标逻辑地址对应的目标物理地址，所述地址映射关系中记录有逻辑地址到物理地址之间的映射关系，与连续分布的逻辑地址具有映射关系的物理地址分布在不同ONFI通道内的晶圆块上；按照所述目标物理地址将待写入数据分别写入SSD中不同ONFI通道内的晶圆块上。
[0010]进一步地，所述方法还包括：在SSD上电初始化时，根据预设的控制参数生成所述地址映射关系，所述控制参数用于控制每个晶圆块上每次连续填充预设数据容量的数据块的数量。
[0011]进一步地，所述控制参数根据待写入数据的数据大小、当前SSD的nand类型和/或负载强度进行调整。
[0012]进一步地，所述数据块的数据容量根据当前SSD的nand类型所支持快照读取的数据容量设置。
[0013]进一步地，所述数据块的数据容量小于一个晶圆页的数据容量，如4kB或8kB。
[0014]进一步地，所述方法还包括：当进行用户数据读取时，根据预设的地址映射关系计算与目标逻辑地址对应的目标物理地址；通过不同ONFI通道并发读取分布在不同晶圆块的目标物理地址，获取对应的用户数据。
[0015]第二方面，本专利技术还提供了一种SSD的数据处理装置，所述装置包括：查表模块，用于当进行用户数据写入时，根据预设的地址映射关系计算与目标逻辑地址对应的目标物理地址，所述地址映射关系中记录有逻辑地址到物理地址之间的映射关系，与连续分布的逻辑地址具有映射关系的物理地址分布在不同ONFI通道内的晶圆块上；写处理模块，用于按照所述目标物理地址将待写入数据分别写入SSD中不同ONFI通道内的晶圆块上。
[0016]进一步地，所述查表模块，还用于当进行用户数据读取时，根据预设的地址映射关系计算与目标逻辑地址对应的目标物理地址；所述装置还包括：读处理模块，用于通过不同ONFI通道并发读取分布在不同晶圆块的目标物理地址，获取对应的用户数据。
[0017]第三方面，本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上SSD的数据处理方法的步骤。
[0018]第四方面，本专利技术还提供了一种SSD设备，包括存储控制器，所述存储控制器包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上SSD的数据处理方法的步骤。
[0019]本专利技术实施例提供的SSD的数据处理方法、装置、存储介质及SSD设备，通过FTL管理改变了写数据的算法逻辑，能够在不对写性能造成影响的前提下通过提升nand闪存介质上的并发性的方式来提高SSD设备的IO性能，降低总的读延迟，提高大块数据随机读性能。
[0020]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。
附图说明
[0021]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SSD的数据处理方法，其特征在于，所述方法包括：当进行用户数据写入时，根据预设的地址映射关系计算与目标逻辑地址对应的目标物理地址，所述地址映射关系中记录有逻辑地址到物理地址之间的映射关系，与连续分布的逻辑地址具有映射关系的物理地址分布在不同ONFI通道内的晶圆块上；按照所述目标物理地址将待写入数据分别写入SSD中不同ONFI通道内的晶圆块上。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在SSD上电初始化时，根据预设的控制参数生成所述地址映射关系，所述控制参数用于控制每个晶圆块上每次连续填充预设数据容量的数据块的数量。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制参数根据待写入数据的数据大小、当前SSD的nand类型和/或负载强度进行调整。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述数据块的数据容量根据当前SSD的nand类型所支持快照读取的数据容量设置。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述数据块的数据容量小于一个晶圆页的数据容量。6.根据权利要求1
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5任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当进行用户数据读取时，根据预设的地址映射关系计算与目标逻辑地址对应的目标物理地址；通过不同ONFI通道并发读取分...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏，薛红军，孙丽华，孟欣，
申请(专利权)人：北京得瑞领新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：