SSD的数据缓存写入方法、系统及闪存/SSD控制器技术方案

本申请提供一种SSD的数据缓存写入方法、系统及闪存/SSD控制器，该方法包括如下步骤：获取待写入的数据；为待写入的数据按照预定比例分配至少一个第一缓存单元和/或至少一个第二缓存单元，其中，所述第一缓存单元来自片内SRAM,所述第二缓存单元来自片外DDR；将待写入数据写入已分配的第一缓存单元和/或第二缓存单元；将写入数据的第一缓存单元和/或第二缓存单元中缓存的数据转移至NAND。本申请由片内SRAM和片外DDR各自提供一定比例的缓存单元来缓存待写入的数据，再将缓存的数据转移至闪存，从而提高SSD向缓存单元转移数据时的平均带宽，进而提高SSD的性能。进而提高SSD的性能。进而提高SSD的性能。

【技术实现步骤摘要】
SSD的数据缓存写入方法、系统及闪存/SSD控制器


[0001]本申请涉及计算机
，尤其涉及一种SSD的数据缓存写入方法、系统及闪存/SSD控制器。

技术介绍

[0002]在PCIe Gen4,PCIe Gen5的应用背景下,SSD性能要求也在成倍地增长,DDR(双倍速率同步动态随机存储器)作为SSD(固态硬盘)的Buffer(数据缓存)单元。如图1所示，为现有技术中数据写入时采用DDR作为缓存单元的缓存方法示意图，有一些额外开销，如FTL表的查询更改，数据保护位PI(Protection Information)等，DDR的介质就会出现性能瓶颈，无法满足新的业务性能需求。针对PCIe Gen 4/PCIe Gen5或将来出现的更高带宽的主机接口，SSD接收主机数据缓存空间只能由控制器片内的SRAM(静态随机存取存储器)来承接。
[0003]如图2所示，为现有技术中数据写入采用控制器片内SRAM作为缓存单元的缓存方法示意图。片内SRAM的带宽性能通常都是非常充裕(SRAM带宽一般是片外DDR存储器性能的十几倍),但由于成本原因,SRAM容量非常受限(一般是MB级别，而片外DDR可以达到GB级别)。在SSD并发性要求下,如果完全由SRAM独自承接数据缓存上行和下行通道的双向数据传输的巨大压力，在有限的SRAM容量下，无法提供足够的数据缓存空间来容纳所有读写数据，从而也会导致SSD性能受限。
[0004]现有技术中，通常用分层缓存技术来平衡存储器带宽与容量之间的矛盾。然而，分层缓存技术将在不同层缓存之间引入额外的数据转移，这样也会消耗控制器内部的带宽，增加SSD功耗与复杂度。
[0005]因此，目前亟需解决的技术问题是：如何提高SSD向缓存单元转移数据时的平均带宽，提高SSD性能。

技术实现思路

[0006]本申请的目的在于提供一种SSD的数据缓存写入方法、系统及闪存/SSD控制器，解决如何提高SSD向缓存单元转移数据时的平均带宽的问题。
[0007]根据本申请的第一方面，本申请提供一种SSD的数据缓存写入方法，该方法包括如下步骤：获取待写入的数据；为待写入的数据按照预定比例分配至少一个第一缓存单元和/或至少一个第二缓存单元，其中，所述第一缓存单元来自片内SRAM,所述第二缓存单元来自片外DDR；将待写入数据写入已分配的第一缓存单元和/或第二缓存单元；第一缓存单元和/或第二缓存单元中缓存的数据转移至NAND。
[0008]如上所述的SSD的数据缓存写入方法，其中一种实施例中，所述将第一缓存单元和/或第二缓存单元中缓存的数据转移至NAND包括：
[0009]将写入数据的第一缓存单元和/或第二缓存单元组成缓存单元组；将缓存单元组缓存的数据转移至NAND。
[0010]如上所述的SSD的数据缓存写入方法，其中一种实施例中，将第一缓存单元和/或
第二缓存单元中缓存的数据转移至NAND之后，还包括：
[0011]响应于某个缓存单元数据转移完成，释放数据转移完成的缓存单元，被释放的缓存单元用于再分配来接收主机新的待写入数据。
[0012]如上所述的SSD的数据缓存写入方法，其中一种实施例中，缓存单元组按照转移数据的顺序转移数据，并按照转移数据的顺序依次释放缓存单元，其中转移数据的顺序为各个缓存单元被组装的顺序或倒序依次向NAND的顺序。
[0013]如上所述的SSD的数据缓存写入方法，其中一种实施例中，将缓存单元组缓存的数据转移至NAND时，先转移第一缓存单元的数据，后转移第二缓存单元的数据。
[0014]如上所述的SSD的数据缓存写入方法，其中一种实施例中，缓存单元组的大小与NAND编程单元的大小相等。
[0015]如上所述的SSD的数据缓存写入方法，其中一种实施例中，缓存单元组中包括一个片外DDR和两个片内SRAM。
[0016]如上所述的SSD的数据缓存写入方法，其中一种实施例中，当第一缓存单元和/或第二缓存单元组成缓存单元组时，共组成多个缓存单元组，且不同的缓存单元组中构成缓存单元组的片外DDR不同，构成缓存单元组的片内SRAM相同。
[0017]如上所述的SSD的数据缓存写入方法，其中一种实施例中，为待写入数据分配至少一个第一缓存单元和/或至少一个第二缓存单元包括：
[0018]识别从片内SRAM已分配的第一缓存单元的比例，判断第一缓存单元的比例是否超出了目标阈值，若是，则从片外DDR分配第二缓存单元，否则从片内SRAM分配第一缓存单元。
[0019]如上所述的SSD的数据缓存写入方法，其中一种实施例中，所述第一缓存单元是片内SRAM提供的虚拟缓存单元；所述第二缓存单元是片外DDR提供的虚拟缓存单元。
[0020]如上所述的SSD的数据缓存写入方法，其中一种实施例中，将写入数据的第一缓存单元和/或第二缓存单元组成多个缓存单元组时，不同缓存单元组中的第一缓存单元和第二缓存单元的比例一致或不同，不同缓存单元组中由片外DDR提供的第二缓存单元的占比范围为40％
‑
60％。
[0021]根据本申请的第二方面，本申请提供一种闪存控制器，所述闪存控制器用于将所述第一缓存单元和/或所述第二缓存单元中缓存的数据转移至NAND，其中第一缓存单元和/或所述第二缓存单元中缓存的数据是通过将所述待写入数据按照预定比例分配给至少一个第一缓存单元和/或至少一个第二缓存单元进行缓存的数据，其中所述第一缓存单元来自片内SRAM，所述第二缓存单元来自片外DDR。
[0022]根据本申请的第三方面，本申请提供一种SSD控制器，包括：
[0023]PCIe接口、片内SRAM和闪存控制器；
[0024]所述PCIe接口与主机通信连接，所述PCIe接口用于接收来自主机的待写入数据，将所述待写入数据按照预定比例分配给至少一个第一缓存单元和/或至少一个第二缓存单元，其中所述第一缓存单元来自片内SRAM，所述第二缓存单元来自片外DDR；
[0025]所述片内SRAM的一端与所述PCIe接口通信连接，另一端与所述闪存控制器通信连接，所述片内SRAM用于写入分配给所述第一缓存单元的数据；
[0026]所述闪存控制器用于将所述第一缓存单元和/或所述第二缓存单元中缓存的数据转移至NAND。
[0027]根据本申请的第四方面，本申请提供一种SSD的数据缓存写入系统，该系统包括：
[0028]SSD控制器和片外DDR；所述SSD控制器包括PCIe接口、片内SRAM和闪存控制器；所述片外DDR和所述片内SRAM的一端与PCIe接口通信连接，另一端均与所述闪存控制器通信连接；所述闪存控制器与NAND通信连接；SSD控制器通过所述PCIe接口与主机通信连接，所述PCIe接口用于接收主机待写入数据；将所述待写入数据按照预定比例分配给至少一个第一缓存单元和/或至少一个第二缓存单元，其中所述第一缓存单元来自片内SRAM，所述第二缓存单元来自片外DDR；所述片内SRAM用于写入分配给本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SSD的数据缓存写入方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：获取待写入数据；为待写入数据按照预定比例分配至少一个第一缓存单元和/或至少一个第二缓存单元，其中，所述第一缓存单元来自片内SRAM，所述第二缓存单元来自片外DDR；将待写入数据写入已分配的第一缓存单元和/或第二缓存单元；将第一缓存单元和/或第二缓存单元中缓存的数据转移至NAND。2.根据权利要求1所述的SSD的数据缓存写入方法，其特征在于，所述将第一缓存单元和/或第二缓存单元中缓存的数据转移至NAND包括：将写入数据的第一缓存单元和/或第二缓存单元组成缓存单元组；将缓存单元组缓存的数据转移至NAND。3.根据权利要求1所述的SSD的数据缓存写入方法，其特征在于，将第一缓存单元和/或第二缓存单元中缓存的数据转移至NAND之后，还包括：响应于某个缓存单元数据转移完成，释放数据转移完成的缓存单元，被释放的缓存单元用于再分配来接收主机新的待写入数据，所述某个缓存单元为第一缓存单元或第二缓存单元。4.根据权利要求2所述的SSD的数据缓存写入方法，其特征在于，缓存单元组中包括一个片外DDR和两个片内SRAM。5.根据权利要求2所述的SSD的数据缓存写入方法，其特征在于，当第一缓存单元和/或第二缓存单元组成缓存单元组时，共组成多个缓存单元组，且不同的缓存单元组中构成缓存单元组的片外DDR不同，构成缓存单元组的片内SRAM相同。6.根据权利要求2所述的SSD的数据缓存写入方法，其特征在于，为待写入数据分配至少一个第一缓存单元和/或至少一个第二缓存单元包括：识别从片内SRAM已分配的第一缓存单元的比例，判断第一缓存单元的比例是否超出目标阈值，若是，则从片外DDR分配第二缓存单元，否则从片内SRAM分配第一缓存单元。7.根据权利要求6所述的SSD的数据缓存写入方法，其特征在于，将写入数据的第一缓存单元和/或第二缓存单元组成缓存单元组时，不同缓存单元组中由片外DDR提供的第二缓存单元的占比范围为40％
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【专利技术属性】
技术研发人员：张志青，张泰乐，袁戎，华荣，许思远，孙清涛，
申请(专利权)人：苏州启恒融智信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：