一种SSD多流分时多策略磨损均衡方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种SSD多流分时多策略磨损均衡方法及系统，本方法采用多流分时多策略的方式进行磨损均衡。首先，针对每个数据块记录实时总擦除次数，并计算出各个块的平均擦除次数差。其次，根据平均擦除次数差将所有块划分为热数据、较冷数据和冷数据，确定各种数据类型所占比例。最后，根据繁忙状态和空闲状态分别执行两种不同的GC策略，即针对繁忙状态的情况，采用基于PE值的动态调节比例的方法回收低PE的冷数据，防止PE差距拉大；针对空闲状态的情况，则采用两个流分别回收低PE的块中的高PE和热数据以及PE最低的冷数据，保证冷热数据搬移速度比例为反比，从而降低出现过高差异的可能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
一种SSD多流分时多策略磨损均衡方法及系统


[0001]本专利技术涉及计算机
，具体涉及一种SSD多流分时多策略磨损均衡方法及系统。

技术介绍

[0002]随着SSD(Solid State Drive，固态硬盘)的广泛应用，磨损均衡问题已经成为制约其性能和寿命的重要因素之一。当前市场上主要采用的磨损均衡算法，主要是针对降低无效回收、延长寿命和降低磨损均衡对性能的影响，降低出现极大差距的概率，某些情况下出现较大差距需要持续回收低PE块维持PE(擦写次数)差，此时随机写性能下降会很大。
[0003]由于SSD的物理特性，各个块之间的PE过大时，读写过程中需要频繁调整电压，导致性能下降，还会导致寿命下降。PE差已经成为衡量SSD优劣非常重要的一个指标，尤其是企业级SSD中，保证PE差小于某值是一个硬性指标。目前市面上流行磨损均衡算法，主要是针对降低无效回收、延长寿命和降低磨损均衡对性能的影响，降低出现极大差距的概率，某些情况下出现较大差距需要持续回收低PE块维持PE差，此时随机写性能下降会很大。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种SSD多流分时多策略磨损均衡方法及系统，单独划分一个磨损均衡GC(垃圾回收)流，分别计算冷热数据的比例，闲时针对冷热数据进行调整，降低出现过高差异的可能，忙时针对性对低PE冷数据进行缓慢回收，完全防止PE差距的拉大。本专利技术采用单独划分一个磨损均衡GC流，分别计算冷热数据的比例，并在闲时和忙时针对不同的数据类型采取不同的磨损均衡策略，可以有效限制PE差的同时，极大地降低了磨损均衡策略对读写性能的影响。
[0005]基于上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种SSD多流分时多策略磨损均衡系统，包括至少一个用于正常数据访问的流和一个用于磨损均衡的GC流，其中，GC流采用单独划分的方式进行磨损均衡，分别计算冷热数据的比例，闲时针对冷热数据进行调整，忙时针对性对低PE冷数据进行缓慢回收。
[0006]作为本专利技术的进一步方案，GC流根据冷热数据的比例动态调节回收策略。
[0007]作为本专利技术的进一步方案，当读写空闲超过设定时间后，认定为SSD为空闲状态，其余认定为繁忙状态，针对不同状态实行不同的GC策略；其中，流1从高PE、热数据的块中回收数据，流2从最冷的冷数据开始搬移数据。
[0008]作为本专利技术的进一步方案，流1和流2的搬移速度比例为冷热数据的反比。
[0009]作为本专利技术的进一步方案，在忙时状态下，流1向低PE块中回收；流2向高PE块中回收，并且流2的回收比例会相应调高。
[0010]作为本专利技术的进一步方案，在忙时状态下，如果流1需要执行GC操作，则暂停流2并等待流1执行完毕。
[0011]第二方面，本专利技术提供了一种SSD多流分时多策略磨损均衡方法，包括初始化阶
段、扫描阶段和GC阶段；
[0012]其中，初始化阶段包括统计每个块的擦除次数并得到总擦除次数，记录每个数据块实时总擦除次数以及将回收的数据块中总擦除次数最大值记录在总擦除数据中；
[0013]其中，扫描阶段根据块的擦除次数差距将块分为低PE、中PE和高PE三类，并根据冷热数据的比例动态调节GC策略。
[0014]作为本专利技术的进一步方案，在空闲状态下，采用流1回收高PE、热数据的块；使用流2从最冷的冷数据开始搬移数据。
[0015]作为本专利技术的进一步方案，初始化阶段包括将每个块的擦除次数相加，得到总擦除次数，其中，每个主机数据块写完时，在块信息结构体中记录实时总擦除次数；每个回收数据块写完时，将回收的数据块中总擦除次数最大值记录在总擦除数据中，与总擦除次数的差距除以块数，即为平均擦除次数的差。
[0016]作为本专利技术的进一步方案，扫描阶段扫描所有块的过程中实时统计各个平均擦除次数差中的块数，每次扫描结束从平均擦除次数差为0的开始查看块数，第一个为0的为第一个节点，之前的为热数据；从后面第一个不为0的节点开始寻找下一个0作为第二个节点，之前的为较冷数据，之后的为冷数据；记录第一个节点和第二个节点，根据每个节点间块的数量计算冷热数据的比例。
[0017]本专利技术的又一方面，还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时执行上述任一项根据本专利技术的SSD多流分时多策略磨损均衡方法。
[0018]本专利技术的再一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序指令，该计算机程序指令被执行时实现上述任一项根据本专利技术的SSD多流分时多策略磨损均衡方法。
[0019]本专利技术的一种SSD多流分时多策略磨损均衡方法及系统，具有以下有益技术效果：
[0020](1)通过采用多流分时多策略的方式，有效降低了SSD因磨损而导致的性能下降和寿命缩短等问题；
[0021](2)根据实时数据进行动态调整，有效防止PE差距拉大，提高了系统的稳定性和可靠性；
[0022](3)针对空闲状态和繁忙状态分别制定GC策略，更加智能化地管理磨损均衡，使得SSD的使用寿命更为延长。
[0023]本申请的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
[0025]在图中：
[0026]图1为本专利技术一个实施例的SSD多流分时多策略磨损均衡方法的流程图；
[0027]图2为本专利技术一个实施例的SSD多流分时多策略磨损均衡方法中不同状态实行不同的GC策略的示意图；
[0028]图3为本专利技术一个实施例的实现SSD多流分时多策略磨损均衡方法的计算机设备的实施例的硬件结构示意图；
[0029]图4为本专利技术一个实施例的实现SSD多流分时多策略磨损均衡方法的计算机可读存储介质的实施例的示意图。
具体实施方式
[0030]下面，结合附图以及具体实施方式，对本申请做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
[0031]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术实施例进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0032]需要说明的是，本专利技术实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称的非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本专利技术实施例的限定。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SSD多流分时多策略磨损均衡系统，其特征在于，包括至少一个用于正常数据访问的流和一个用于磨损均衡的GC流，其中，GC流采用单独划分的方式进行磨损均衡，分别计算冷热数据的比例，闲时针对冷热数据进行调整，忙时针对低PE冷数据进行缓慢回收。2.根据权利要求1所述的SSD多流分时多策略磨损均衡系统，其特征在于，GC流根据冷热数据的比例动态调节回收策略。3.根据权利要求2所述的SSD多流分时多策略磨损均衡系统，其特征在于，当读写空闲超过设定时间后，认定为SSD为空闲状态，其余认定为繁忙状态，针对不同状态实行不同的GC策略；其中，流1从高PE、热数据的块中回收数据，流2从最冷的冷数据开始搬移数据。4.根据权利要求3所述的SSD多流分时多策略磨损均衡系统，其特征在于，流1和流2的搬移速度比例为冷热数据的反比。5.根据权利要求4所述的SSD多流分时多策略磨损均衡系统，其特征在于，在忙时状态下，流1向低PE块中回收；流2向高PE块中回收，并且流2的回收比例会相应调高。6.根据权利要求5所述的SSD多流分时多策略磨损均衡系统，其特征在于，在忙时状态下，如果流1需要执行GC操作，则暂停流2并等待流1执行完毕。7.一种SSD多流分时多策略磨损均衡方法，其特征在于，该方法包括初始化阶段、扫描阶段和GC阶段；...

【专利技术属性】
技术研发人员：文俊皓，范瑞春，
申请(专利权)人：山东云海国创云计算装备产业创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：