一种基于ZNS SSDs的Zone重置优化方法技术

技术编号：40257225 阅读：8 留言：0更新日期：2024-02-02 22:49

本发明专利技术属于计算机存储领域，具体涉及一种基于ZNS SSDs的Zone重置优化方法，包括：在Zone重置时，采用基于Zone的部分重置策略，避免Zone内部未使用Block的擦除；记录Zone每次重置时内部的偏移位置和逻辑写入指针，在Zone被再次打开时，通过磨损感知的Block分配器，从记录的偏移位置开始分配Block，使得Zone内部的Block得以循环使用，平衡Zone内部Block之间的磨损。本发明专利技术提出了一种Zone中部分Block重置策略，避免了Zone内部不必要的Block擦除，使得Zone的空间利用率更高；同时还提出具有磨损感知的块分配器，让数据在Zone中的放置更加合理。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于计算机存储领域，具体涉及一种基于zns ssds的zone重置优化方法。

技术介绍

1、zns是一种新的固态硬盘接口，相比于传统的块接口，它提供了更高的存储容量，更好的性能以及更灵活的数据处理方式；zns ssds抽象出了闪存硬件的混乱细节，采用分区的方式进行管理，将逻辑块分为区域，而不是单个的逻辑块阵列；区域内具有特定的限制要求，允许随机或顺序的读取，但必须顺序写入，并且需要在重置区域之前对区域进行擦除；同时，它可以减弱甚至删除闪存转换层ftl功能，将这些功能交给主机软件处理，从而减少了对dram的消耗和ssd中的过度配置；理想情况下，主机可以根据访问模式将特定应用的数据按寿命分类，并将具有类似寿命的数据分配到一个区域；这样一来，一个区的所有数据都可以同时失效，进一步消除了由数据迁移造成的写放大问题；

2、与传统块接口的ssds相比，zns ssds表现出许多显著的优势；首先，减少设备中映射表的dram消耗；只有区和块之间的粗粒度映射表在设备中预先配置；第二，避免了设备内的垃圾回收和过度配置；主机直接负责区块上的数据分配和垃圾回收，简化了ftl的功能；同时，存在区域感知的文件系统，如f2fs、zenfs和btrfs，已经添加了相关模块来支持区域管理；第四，减少写放大；由于避免了设备内垃圾回收，直接消除了设备侧的写放大；此外，主机可以利用应用程序的访问模式在区域上执行有效的数据分配，以进一步减少数据迁移带来的写放大影响；因此，根据应用程序的访问模式，提出了许多数据放置技术，以尽量减少zns ssds上的写放大；

3、将区域操作交给主机，使得zns ssds的数据放置更具有灵活性，可以更好地应用数据的生命特征信息进行数据的放置，以减小写放大；然而为了提高zns ssds的数据吞吐量，在某些时候，zone内部尚未被完全使用就会面临重置擦除操作；在zone重置时，zone内部存在部分未使用的block，但是这部分block也将被擦除，造成严重的空间浪费；zone经过重置之后，写指针会被重置到zone的起始位置，数据从空闲的zone内部的起始位置向后顺序放置，造成zone内部block的分配出现差异；进而产生zone内部的磨损不均问题，严重影响zns ssds的使用寿命；如果没有适当的zone内部block管理方式，会降低zone内部的空间利用率，缩短zns ssds的寿命。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本专利技术提出一种基于zns ssds的zone重置优化方法，包括：

2、s1：在zns ssds的zone重置时，采用基于zone的部分重置策略，只针对zone内已使用的block进行擦除，避免zone内部未使用block的擦除；

3、s2：记录zone每次重置时内部的偏移位置和逻辑写入指针，在zone被再次打开时，通过磨损感知的block分配器，从记录的偏移位置开始分配block，使得zone内部的block得以循环使用，平衡zone内部block之间的磨损。

4、本专利技术的有益效果：

5、本专利技术针对zone内部不必要的block擦除问题，提出了一种zone中部分block重置策略，避免了zone内部不必要的block擦除，使得zone的空间利用率更高。

6、本专利技术针对寻找zone中磨损最小的block位置问题，在zone擦除时计算写入位置偏移量，以一种高效的方式快速定位zone内部磨损最小的block的位置；

7、本专利技术根据zone内部顺序写特性和逻辑地址与物理地址映射规则，提出具有磨损感知的块分配器，让数据在zone中的放置更加合理。

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【技术保护点】

1.一种基于ZNS SSDs的Zone重置优化方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于ZNS SSDs的Zone重置优化方法，其特征在于，所述基于Zone的部分重置策略，包括：

3.根据权利要求1所述的一种基于ZNS SSDs的Zone重置优化方法，其特征在于，所述磨损感知的Block分配器，提出新的逻辑地址与物理地址映射规则，包括：

4.根据权利要求3所述的一种基于ZNS SSDs的Zone重置优化方法，其特征在于，计算Zone以上一次擦除时已使用Block的物理区域的最后位置，即物理块地址的偏移量，包括：

5.根据权利要求3所述的一种基于ZNS SSDs的Zone重置优化方法，其特征在于，对于每次数据请求，通过单模操作计算以获取正确的物理地址，包括：

【技术特征摘要】

1.一种基于zns ssds的zone重置优化方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于zns ssds的zone重置优化方法，其特征在于，所述基于zone的部分重置策略，包括：

3.根据权利要求1所述的一种基于zns ssds的zone重置优化方法，其特征在于，所述磨损感知的block分配器，提出新的逻辑地址与物理地址映...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙林波，水朋举，何水勇，沈靖程，刘人萍，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：

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