多命名空间的数据管理方法及其系统技术方案

本申请涉及存储技术领域，公开了一种多命名空间的数据管理方法及其系统。该方法包括：监控主机写入点的所有命名空间下的主机数据写入压力并生成命名空间热度表；主机发起数据写请求，将所述数据经由主机写入点写入主机数据区；以及对有效数据占比最低的逻辑块的内部空间中数据执行垃圾回收，根据所述命名空间热度表和待回收数据所属的命名空间选择所述待回收数据的目标写入点并写入相应的热度的垃圾回收数据区。本申请在不增加开放逻辑块、不影响Nand Flash数据稳定性的前提下，实现不同命名空间的数据按其热度分离，减少写放大。减少写放大。减少写放大。

【技术实现步骤摘要】
多命名空间的数据管理方法及其系统


[0001]本申请涉及固态存储
，特别涉及一种多命名空间的数据管理方法及其系统。

技术介绍

[0002]企业级SSD(固态硬盘)需要支持Multi_NameSpace(多命名空间)特性，使得能根据客户不同的需求创建不同特征的NameSpace(命名空间)，即在一个SSD上创建若干个不同功能特征的NameSpace供不同客户端应用程序使用，多个应用程序之间互相不干扰，而底层是NAND Flash(闪存)物理空间的共享。
[0003]在SSD来看，应用程序的写入压力不可预测，在不同的时期内其写入频率会发生变化。应用程序写入压力大，意味着对应的命名空间的数据被复写的概率和频率高，会不断被新数据覆盖，这个命名空间对应的数据比较热。由于Nand Flash的以Block(逻辑块)为单元擦除和以Page(页)为单元写入的特性，良好的设计需要保证不同命名空间冷热数据尽量分离以及相似热度的数据尽量聚合在一起，以减少SSD的垃圾回收(GC)所造成的写放大，在SSD的有效生命周期总写入量一定的前提下，提升其使用寿命。
[0004]同时，Nand Flash的物理特性要求在运行阶段其内部结构中每个颗粒(Die)不能存在过多的开放逻辑块，要求系统设计中尽量减少开放逻辑块的占用，以避免影响Nand Flash的数据可靠性。
[0005]常规的设计方法，以不同的命名空间使用不同的逻辑块实现不同命名空间的数据分离的方法与系统中开放逻辑块尽可能少的要求相悖。

技术实现思路
/>[0006]本申请的目的在于提供一种多命名空间的数据管理方法及其系统，在不增加开放逻辑块、不影响Nand Flash数据稳定性的前提下，实现不同命名空间的数据按其热度分离，减少写放大。
[0007]本申请公开了一种多命名空间的数据管理系统，包括：
[0008]写入点模块，所述写入点模块包括主机写入点和至少两个垃圾回收写入点，所述主机写入点对应一个主机数据区，所述至少两个垃圾回收写入点各自对应不同热度的垃圾回收数据区；
[0009]IO监控器，所述IO监控器耦合到所述主机写入点和至少两个垃圾回收写入点，用于监控所述主机写入点的所有命名空间下的主机数据的写入压力并生成命名空间热度表；以及
[0010]写入点选择器，所述写入点选择器在垃圾回收期间根据所述命名空间热度表和待回收数据所属的命名空间选择所述待回收数据的目标写入点并写入相应的数据区。
[0011]在一个优选例中，所述系统还包括：时间戳管理器，所述时间戳管理器分别管理所述主机数据区和所述垃圾回收数据区中逻辑块的时间戳，其中所述主机数据区中逻辑块的
时间戳为8的倍数单调增序列，所述垃圾回收数据区中逻辑块的时间戳为剔除8的倍数后的单调增序列，其中每个逻辑块中数据具有相同的时间戳。
[0012]在一个优选例中，当所述待回收数据所属的命名空间最近写入的时间戳与所述待回收数据的时间戳的差值大于一预设阈值时，所述写入点选择器将该待回收数据的逻辑块设定为最低热度。
[0013]在一个优选例中，当所述待回收数据所属的命名空间最近写入的时间戳与所述待回收数据的时间戳的差值小于或等于所述预设阈值时，所述写入点选择器查询所述命名空间热度表并根据所述命名空间热度表选择所述待回收数据的目标写入点。
[0014]在一个优选例中，当所述待回收数据的时间戳大于所述写入点选择器选择写入的垃圾回收数据区中目标逻辑块的时间戳时，所述写入点选择器将该待回收数据重定向到所述主机写入点。
[0015]在一个优选例中，所述系统还包括：逻辑块管理器，所述逻辑块管理器耦合到所述写入点模块，所述写入点模块在当前逻辑块写满时向所述逻辑块管理器申请新的逻辑块。
[0016]在一个优选例中，所述系统还包括：垃圾回收器，所述垃圾回收器耦合到所述逻辑块管理器并依次扫描有效数据占比最低的逻辑块的内部空间并对根据命名空间该逻辑块中数据进行分类，并且，当某个命名空间的待回收数据满足数量要求或超过预定时间后，所述写入点选择器选择该命名空间的待回收数据的目标写入点。
[0017]在一个优选例中，所述写入点模块包括三个垃圾回收写入点，所述三个垃圾回收写入点分别对应高热度垃圾回收数据区、中热度垃圾回收数据区和低热度垃圾回收数据区。
[0018]本申请还公开了一种多命名空间的数据管理方法，包括：
[0019]监控主机写入点的所有命名空间下的主机数据写入压力并生成命名空间热度表；
[0020]主机发起数据写请求，将所述数据经由主机写入点写入主机数据区；以及
[0021]对有效数据占比最低的逻辑块的内部空间中数据执行垃圾回收，根据所述命名空间热度表和待回收数据所属的命名空间选择所述待回收数据的目标写入点并写入相应的热度的垃圾回收数据区。
[0022]在一个优选例中，当所述待回收数据所属的命名空间最近写入的时间戳与所述待回收数据的时间戳的差值大于一预设阈值时，将该待回收数据的逻辑块设定为最低热度。
[0023]在一个优选例中，当所述待回收数据所属的命名空间最近写入的时间戳与所述待回收数据的时间戳的差值小于或等于所述预设阈值时，查询所述命名空间热度表并根据所述命名空间热度表选择所述待回收数据的目标写入点。
[0024]在一个优选例中，当所述待回收数据的时间戳大于所述写入点选择器选择写入的垃圾回收数据区中目标逻辑块的时间戳时，将该待回收数据重定向到所述主机写入点。
[0025]本申请还公开了一种计算机可读存储介质所述计算机可读存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器执行时实现如前文描述的方法中的步骤。
[0026]本申请实施方式中，可以在不增加开放逻辑块、不影响Nand Flash数据稳定性的前提下，实现不同命名空间的数据按其热度分离，减少写放大。
[0027]本申请的说明书中记载了大量的技术特征，分布在各个技术方案中，如果要罗列
出本申请所有可能的技术特征的组合(即技术方案)的话，会使得说明书过于冗长。为了避免这个问题，本申请上述
技术实现思路
中公开的各个技术特征、在下文各个实施方式和例子中公开的各技术特征、以及附图中公开的各个技术特征，都可以自由地互相组合，从而构成各种新的技术方案(这些技术方案均应该视为在本说明书中已经记载)，除非这种技术特征的组合在技术上是不可行的。例如，在一个例子中公开了特征A+B+C，在另一个例子中公开了特征A+B+D+E，而特征C和D是起到相同作用的等同技术手段，技术上只要择一使用即可，不可能同时采用，特征E技术上可以与特征C相组合，则，A+B+C+D的方案因技术不可行而应当不被视为已经记载，而A+B+C+E的方案应当视为已经被记载。
附图说明
[0028]图1是根据本申请第二实施方式的多命名空间数据管理系统结构示意图。
[0029]图2是根据本申请第一实施方式的多命名空间数据管理方法流程示意图。
具体实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多命名空间的数据管理系统，其特征在于，包括：写入点模块，所述写入点模块包括主机写入点和至少两个垃圾回收写入点，所述主机写入点对应一个主机数据区，所述至少两个垃圾回收写入点各自对应不同热度的垃圾回收数据区；IO监控器，所述IO监控器耦合到所述主机写入点和至少两个垃圾回收写入点，用于监控所述主机写入点的所有命名空间下的主机数据的写入压力并生成命名空间热度表；以及写入点选择器，所述写入点选择器在垃圾回收期间根据所述命名空间热度表和待回收数据所属的命名空间选择所述待回收数据的目标写入点并写入相应的数据区。2.根据权利要求1所述的多命名空间的数据管理系统，其特征在于，所述系统还包括：时间戳管理器，所述时间戳管理器分别管理所述主机数据区和所述垃圾回收数据区中逻辑块的时间戳，其中所述主机数据区中逻辑块的时间戳为8的倍数单调增序列，所述垃圾回收数据区中逻辑块的时间戳为剔除8的倍数后的单调增序列，其中每个逻辑块中数据具有相同的时间戳。3.根据权利要求1所述的多命名空间的数据管理系统，其特征在于，当所述待回收数据所属的命名空间最近写入的时间戳与所述待回收数据的时间戳的差值大于一预设阈值时，所述写入点选择器将该待回收数据的逻辑块设定为最低热度。4.根据权利要求3所述的多命名空间的数据管理系统，其特征在于，当所述待回收数据所属的命名空间最近写入的时间戳与所述待回收数据的时间戳的差值小于或等于所述预设阈值时，所述写入点选择器查询所述命名空间热度表并根据所述命名空间热度表选择所述待回收数据的目标写入点。5.根据权利要求4所述的多命名空间的数据管理系统，其特征在于，当所述待回收数据的时间戳大于所述写入点选择器选择写入的垃圾回收数据区中目标逻辑块的时间戳时，所述写入点选择器将该待回收数据重定向到所述主机写入点。6.根据权利要求1所述的多命名空间的数据管理系统，其特征在于，所述系统还包括：逻辑块管理器，所述逻辑块管理器耦合到所述写入点模块，所述写入点模块在当前逻辑块写满时向所述逻辑块管理器申请新的逻辑块。7.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：李江龙，朱文禧，
申请(专利权)人：苏州库瀚信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：