一种提高SSDQOS的IO闪避方法技术

本发明专利技术公开一种提高SSD QOS的IO闪避方法，本方法将Nand不同特性引起的管理操作拆分为基本操作，基本操作包括读操作、写操作、擦除操作、虚读操作，将基本操作的读操作、写操作、擦除操作、虚读操作以及主机的读、写操作分别建立不同的请求队列，基本操作与主机的读写操作共同向调度单元提交请求，经过调度单元处理后输出到执行队列；从执行队列取出待执行队列请求并执行，执行完成对执行队列活跃IO数量进行减一操作。本发明专利技术使NAND管理命令与主机IO进行时间空间上的错行，达到减少IO latency，提高SSD QOS的目的。QOS的目的。QOS的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种提高SSD QOS的IO闪避方法


[0001]本专利技术涉及闪存存储控制领域，具体是一种提高SSD QOS的IO闪避方法。

技术介绍

[0002]在SSD中使用的NAND FLASH存储介质因为其结构工艺等原因其有多种特性，如读干扰(read disturb)、数据驻留(data retension)、写干扰(prog disturb)、首次读(first read)等，这些特性需要固件对NAND进行定期或者条件触发的管理操作，如果这些对NAND的管理操作与主机下发的IO操作落在相同的lun上，就会增大主机的IO延迟，从而使SSD的QOS恶化。
[0003]QOS(quality of service)是指服务质量，对于SSD来说是IOPS及IO latency等的一个综合考量。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是提供一种提高SSD QOS的IO闪避方法，使NAND管理命令与主机IO进行时间空间上的错行，达到减少IO latency，提高SSD QOS的目的。
[0005]为了解决所述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种提高SSD QOS的IO闪避方法，包括以下步骤：
[0006]S01)、将Nand不同特性引起的管理操作拆分为基本操作，基本操作包括读操作、写操作、擦除操作、虚读操作，将基本操作的读操作、写操作、擦除操作、虚读操作以及主机的读、写操作分别建立不同的请求队列，基本操作与主机的读写操作共同向调度单元提交请求，经过调度单元处理后输出到执行队列；
[0007]S02)、从执行队列取出待执行队列请求并执行，执行完成对执行队列活跃IO数量进行减一操作。
[0008]进一步的，请求到达调度单元后的处理为：
[0009]S31)、某类请求到达；
[0010]S32)、检查该类请求所属的请求队列是否为空；
[0011]S33)、如果为空，则查找最小P标签值，遍历其他活跃队列并对其他活跃队列的最新P标签进行校正，校正公式为：P
jr
′
＝P
jr
‑
(min P
tag
‑
t)(1)，P
jr
表示第j个请求队列的第r个请求的原来P标签值，P
jr
′
表示第j个请求队列的第r个请求的校正后的P标签值，P
tag
表示P标签值，t表示当前时间，对第j个请求队列的第r个请求从原来的P标签值减去最小P标签值与当前时间的差值，之后对该笔请求按照公式1进行tag赋值；
[0012]S34)、如果不为空，则对该笔请求直接按照以下公式进行tag赋值：
[0013]Rir＝max{Ri
‑
1r+1/ri,t}，
[0014]Lir＝max{Li
‑
1r+1/li,t}，
[0015]Pir＝max{Pi
‑
1r+1/wi,t}，
[0016]其中Rir、Lir、Pir分别表示第i个请求队列的第r个请求的预留资源标签、权重标
签、上限标签，Ri
‑
1r、Li
‑
1r、Pi
‑
1r分别表示第i
‑
1个请求队列的第r个请求的预留资源标签、权重标签、上限标签，预留资源标签、权重标签、上限标签均是时间标签，ri、li、wi表示预留资源标签、权重标签、上限标签对应的时间间隔，t表示当前时间；
[0017]S35)、如果需要执行的IO大于或者等于执行队列深度，直接返回，反之则进行下一步；
[0018]S36)、判断是否有R标签值小于当前时间，如果有，则将R标签值最小的一笔请求加入执行队列，否则进行下一步；
[0019]S37)、如果有L标签值小于当前时间，再判断执行队列是否为空，再判断该请求的通道执行队列是否为满，如果不满则选取最小的P标签值请求加入执行队列并进行下一步，如果没有L标签值小于当前时间则直接返回；
[0020]S38)、对P标签相同来源的队列的R标签值进行更新，前移一个R时间间隔；
[0021]S39)、对执行队列数量进行加一操作。
[0022]进一步的，根据发生Nand管理操作的比例与主机读写操作之间的比例确定预留资源标签、上限标签以及权重标签，根据Nand处理不同类型IO的能力以及各项不同操作耗时确定ri、li、wi。
[0023]进一步的，执行队列按照通道进行区分。
[0024]本专利技术的有益效果：本专利技术设置上限标签确保某一类IO不会无限度的使用资源导致其他类型IO获取不到资源，预留资源标签确保该类命令在不长的时间内被执行，设置权重标签可以使不同类型命令排布更加均匀，根据标签值执行命令，确保快要超时的命令尽快执行，减少长尾产生。综合而言，本方法减少NAND管理命令与主机IO命令冲突，在不增加NAND错误发生的情况下，减少了IO长尾的产生，提升了服务质量和用户体验。
附图说明
[0025]图1为本专利技术的原理框图；
[0026]图2为请求到达后的处理流程图；
[0027]图3为根据标签进行调度的流程图；
[0028]图4为IO执行的流程图。
具体实施方式
[0029]下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的说明。
[0030]实施例1
[0031]本实施例公开一种提高SSD QOS的IO闪避方法，本方法使NAND管理命令与主机IO进行时间空间上的错行，达到减少IO latency，提高SSD QOS的目的。
[0032]Nand特性包括读干扰、数据驻留和刷新，下面对各特性进行详细介绍。
[0033]读干扰(read disturb)是指读取某个页(page)时会对该页(page)所在块的其他页控制级施加正电压，导致分布电压左移，读取错误比特数增加，该特性处理需要对块的读取次数进行计数，当达到阈值时，将该块的数据搬移到其他块上，新写入的块将重新进行读计数。该特性处理对应的Nand操作为Nand的读写擦。
[0034]数据驻留(data retention)是指Nand的数据保持能力，数据随着时间的增长，数
据会发生不可纠正的错误，而且块(BLOCK)的擦除次数越大，数据驻留能力会越弱，时间越长错误比特数越多，当错误比特数多到LDPC纠错算法不能纠正的时候就会影响到数据安全，所以固件需要巡检Nand块，检查数据写入时长，当时长达到阈值有LDPC纠错失败的风险时需要将该块的数据搬移到其他块上，新写入的块将重新计时。该特性处理对应的Nand操作为Nand的读写擦。
[0035]刷新(refresh)是指对nand进行的虚读(dummy读)操作，该操作不需要传输数据，旨在解决nand编程之后第一次读错误比特数比较多的情况，SSD固件需要定期对所有Nand块进行虚读(dummy读)。
[0036]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高SSD QOS的IO闪避方法，其特征在于：包括以下步骤：S01)、将Nand不同特性引起的管理操作拆分为基本操作，基本操作包括读操作、写操作、擦除操作、虚读操作，将基本操作的读操作、写操作、擦除操作、虚读操作以及主机的读、写操作分别建立不同的请求队列，基本操作与主机的读写操作共同向调度单元提交请求，经过调度单元处理后输出到执行队列；S02)、从执行队列取出待执行队列请求并执行，执行完成对执行队列活跃IO数量进行减一操作。2.根据权利要求1所述的提高SSD QOS的IO闪避方法，其特征在于：请求到达调度单元后的处理为：S31)、某类请求到达；S32)、检查该类请求所属的请求队列是否为空；S33)、如果为空，则查找最小P标签值，标签P记录资源上限时间戳，遍历其他活跃队列并对其他活跃队列的最新P标签进行校正，校正公式为：P
jr
′
＝P
jr
‑
(minP
tag
‑
t)
ꢀꢀꢀ
(1)，P
jr
表示第j个请求队列的第r个请求的原来P标签值，P
jr
′
表示第j个请求队列的第r个请求的校正后的P标签值，P
tag
表示P标签值，t表示当前时间，对第j个请求队列的第r个请求从原来的P标签值减去最小P标签值与当前时间的差值，之后对该笔请求按照公式1进行tag赋值；S34)、如果不为空，则对该笔请求直接按照以下公式进行tag赋值：Rir＝max{Ri
‑
1r+1/ri,...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭泰，高美洲，孙大朋，刘忞斋，
申请(专利权)人：山东华芯半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：