CN101533337B - 固态硬盘数据管理方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种固态硬盘数据管理方法，该方法包括：获取所述固态硬盘的逻辑地址与存储于所述固态硬盘中的数据的物理地址的动态映射关系；通过修改所述动态映射关系，进行逻辑地址间的所述数据的移动。本发明同时公开一种固态硬盘数据管理设备。采用本发明可以实现固态硬盘数据在不同逻辑地址间的快速移动，降低I/O资源占用、加快命令执行速度，且能够有效降低固态硬盘的读/写损耗，延长固态硬盘的使用寿命。

Description

固态硬盘数据管理方法及设备

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及固态硬盘数据管理方法及设备。

背景技术

数据在存储设备上移动时，由于磁盘分区的存在，可划分为跨分区移动与分区内移动：

跨分区移动，是指将数据从一个分区移动至另一个分区；对于底层来说，是将数据从一个逻辑地址(Logical Block Address，LBA)移动至另一个逻辑地址，或是将数据从一组逻辑地址移动至另一组逻辑地址。

分区内移动，存在两种情况：一种是数据依然存放在原有的逻辑地址，仅通过修改上层的文件分配表、或类似的数据结构，实现数据或文件的移动，例如文件在不同目录间的剪切操作；另一种是数据移动至不同的逻辑地址，例如，WINDOWS提供的磁盘碎片整理功能，它会强制将数据在不同的逻辑地址间移动。

由于传统硬盘逻辑地址与物理地址存在基本不变的唯一对应关系，因此，数据在逻辑地址间的移动，对应的底层实现是数据在物理地址间的移动。

数据在物理地址间移动时，首先需要将数据从源地址读取，保存在硬盘的缓存或***内存中；然后进行数据写操作，将数据写至目的地址，从而完成数据的移动。

目前对于固态硬态中不同逻辑地址间数据的移动，也是采用与上述传统硬盘中数据在逻辑地址间移动相类似的方法。

发明人在实现本发明的过程中，发现上述现有技术存在如下不足：

数据在不同逻辑地址间移动时，存在数据读出与写入过程，占用较多的I/O(Input/Output，输入/输出)资源；命令执行完成所需的时间也较长，尤其是在移动的数据较大的情况下；且针对某些存在寿命限制的存储设备，例如FLASH存储设备(闪存)，会增加其损耗，影响使用寿命。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种固态硬盘数据管理方法及设备，用以实现固态硬盘数据在不同逻辑地址间的快速移动，降低I/O资源占用、提高命令执行速度、降低固态硬盘读/写损耗，延长固态硬盘使用寿命。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种固态硬盘数据管理方法，该方法包括：

通过查找所述固态硬盘的逻辑地址与存储于所述固态硬盘中的数据的物理地址的映射关系表，获取所述固态硬盘的逻辑地址与所述数据的物理地址的动态映射关系，所述映射关系表包括元素项与元素项的值，所述元素项包括所述固态硬盘的逻辑地址，所述元素项的值为与所述固态硬盘的逻辑地址相映射的数据的物理地址；在获取所述动态映射关系时，首先根据所述固态硬盘的逻辑地址，查找到所述映射关系表中对应的元素项，进而查找该元素项对应的元素项的值；

通过交换所述映射关系表中元素项的值修改所述动态映射关系，进行逻辑地址间所述数据的移动。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种固态硬盘数据管理设备，该设备包括：

获取模块，用于通过查找所述固态硬盘的逻辑地址与存储于所述固态硬盘中的数据的物理地址的映射关系表，获取所述固态硬盘的数据的逻辑地址与所述数据的物理地址的动态映射关系，所述映射关系表包括元素项与元素项的值，所述元素项包括所述固态硬盘的逻辑地址，所述元素项的值为与所述固态硬盘的逻辑地址相映射的数据的物理地址；在获取所述动态映射关系时，首先根据所述固态硬盘的逻辑地址，查找到所述映射关系表中对应的元素项，进而查找该元素项对应的元素项的值；

修改模块，用于通过交换所述映射关系表中元素项的值修改所述动态映射关系，进行在逻辑地址间的所述数据的移动。

本发明实施例的有益效果在于，在进行固态硬盘中数据逻辑地址间的移动时，先获取所述固态硬盘的逻辑地址与存储于所述固态硬盘中的数据的物理地址的动态映射关系；再通过修改所述动态映射关系，进行逻辑地址间的所述数据的移动，与现有技术中通过读出和写入过程实现数据在不同逻辑地址间移动的技术方案相比，本发明实施例通过修改动态映射关系，实现固态硬盘中数据在逻辑地址间的快速移动，减少数据读出和写入操作，具有占用I/O资源小、命令执行快速的优点，并且能够有效降低固态硬盘的读/写损耗，延长固态硬盘的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明一个实施例中固态硬盘数据管理方法的流程图；

图2为本发明另一个实施例中查映射关系表的示意图；

图3为本发明另一个实施例中修改映射关系表中动态映射关系的示意图；

图4、图5为本发明再一个实施例中的固态硬盘数据管理设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合说明书附图对本发明实施例进行进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例一

发明人考虑到，对于传统硬盘，逻辑地址与唯一确定的物理地址相对应，正常情况下不随时间或数据读写而变化；但是，对于固态硬盘，与传统硬盘不同的是，由于坏块管理和损耗均衡的要求，其逻辑地址与所存储数据的物理地址的映射关系是动态变化的，因此，本实施例通过修改固态硬盘的逻辑地址与存储于所述固态硬盘中的数据的物理地址的动态映射关系，进而实现固态硬盘中数据在逻辑地址间的快速移动。

如图1所示，本实施例中的固态硬盘数据管理方法流程可以包括：

步骤101、获取所述固态硬盘的逻辑地址与存储于所述固态硬盘中的数据物理地址的动态映射关系。

步骤102、通过修改所述动态映射关系，进行在逻辑地址间的所述数据的移动。

图1所示流程无需进行数据读出和写入操作，即可通过修改所述动态映射关系实现固态硬盘中数据在逻辑地址间的快速移动，实施时数据在固态硬盘上并没有发生实际的物理移动，相对于不变的数据物理地址而言，数据在不同的逻辑地址间实现了移动，具有占用I/O资源小、命令执行快速的优点，且能够有效降低固态硬盘的读/写损耗，延长固态硬盘的使用寿命。

实施例二

本实施例对图1所示流程进行进一步详细的说明。

本实施例中，固态硬盘的逻辑地址与数据的物理地址的动态映射关系可以存储于固态硬盘的逻辑地址与所存储数据的物理地址的映射关系表中，通过查表可以获取该动态映射关系；或者，固态硬盘的逻辑地址与数据的物理地址的动态映射关系也可以是固态硬盘的逻辑地址与所存储数据的物理地址的转换函数，即通过该转换函数可以将固态硬盘的逻辑地址与所存储数据的物理地址进行映射；在获取动态映射关系时，前述查表和转换函数的方式可以单独使用，也可以结合使用。当然，固态硬盘的逻辑地址与所存储数据的物理地址进行映射时，还可以有其它方式，只要能实现固态硬盘的逻辑地址与所存储数据的物理地址一一对应、且二者的映射关系可以被修改即可，这里不再赘述。

下面以通过查表获取固态硬盘的逻辑地址与所存储数据的物理地址的动态映射关系为例，说明步骤101的具体实施。

如图2所示，假设存储数据的固态硬盘具有N+1个物理地址；用于该固态硬盘的逻辑地址与数据的物理地址间动态映射关系的映射关系表具有N+1项元素项，元素项包括固态硬盘的逻辑地址，元素项的值为与固态硬盘的逻辑地址相映射的数据的物理地址。查找固态硬盘的逻辑地址与数据的物理地址的动态映射关系时，首先根据固态硬盘的逻辑地址X，查找到映射关系表中的元素项X；进而查找元素项X对应的元素项的值，从图2中可以看到，元素项X对应的元素项的值为0，则固态硬盘的逻辑地址X对应的数据的物理地址为0。

实施中，修改固态硬盘的逻辑地址与数据的物理地址的动态映射关系时，可以修改与固态硬盘逻辑地址相映射的数据的物理地址；当然，也可以修改与数据的物理地址相映射的固态硬盘逻辑地址，只要能够使固态硬盘的逻辑地址与数据的物理地址的动态映射关系发生改变、实现数据在不同逻辑地址间的移动即可。

下面以修改映射关系表中动态映射关系为例，说明步骤102的具体实施。

通过更改映射关系表中元素项的值，可以将某一逻辑地址映射至固态硬盘的任意一个物理地址。本例中通过交换映射关系表中元素项的值，实现固态硬盘逻辑地址与数据物理地址动态映射关系的变更。也就是说，底层的固态硬盘，交换映射关系表中两个元素项的值，对于上层的操作***来说，两个逻辑地址对应的数据发生了交换。

举一例如图3所示，逻辑地址L1映射至物理地址D1，逻辑地址L2映射至物理地址D2；通过交换映射关系表中逻辑地址L1与逻辑地址L2中的元素项的值，逻辑地址L1映射至物理地址D2，逻辑地址L2映射至物理地址D1。若物理地址D1、物理地址D2存放的均为有效数据，上述操作实现的是数据在不同逻辑地址间的交换；若物理地址D1、物理地址D2中其中一块为空白块，则实现的是数据的移动。

步骤102实施时，还可先确定数据移动的固态硬盘的目标磁盘分区是否有足够的剩余空间(例如存在足够的、未被使用过的空闲扇区)，在确定固态硬盘的目标磁盘分区有足够的剩余空间时，才修改固态硬盘的逻辑地址与所存储数据的物理地址的动态映射关系，这样可以提高数据移动的成功率，避免数据移动时发生数据丢失的情况。

实施中，在步骤101执行之前，还可以包括：接收主机通过自定义高级技术附件(Advanced Technology Attachment，ATA)命令发来的数据移动通知；则在步骤101执行时可以根据该数据移动通知，获取固态硬盘的逻辑地址与所存储数据的物理地址的动态映射关系。这里主机通过自定义ATA命令发送数据移动通知，是考虑到现有的ATA标准中，尚无数据移动的相关命令，因此在本实施例中可以自定义ATA命令用于数据移动通知的发送。

实施中，主机通知固态硬盘在不同逻辑地址间移动数据，可以通过前述自定义ATA命令的方式实现，但也可以通过其它可以对固态硬盘发送控制命令的接口或协议来实现，例如FC(Fiber Channel，光纤通道)、SCSI(Small ComputerSystem Interface，小型计算机***接口)、USB(Universal Serial BUS，通用串行总线)等接口或协议。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可以包括上述实施例方法中的全部或部分步骤，所述的存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘、光盘等。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种固态硬盘数据管理设备，如下面的实施例三所述。由于该存储设备解决问题的原理与固态硬盘数据管理方法相似，因此该设备的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

实施例三

本实施例中固态硬盘数据管理设备的结构如图4所示，可以包括：

获取模块401，用于获取所述固态硬盘的数据的逻辑地址与存储于所述固态硬盘中的数据的物理地址的动态映射关系；

修改模块402，用于通过修改所述动态映射关系，进行在逻辑地址间的所述数据的移动。

如图5所示，实施中图4所示的设备还可以包括：

接收模块403，用于接收主机通过自定义ATA命令发来的数据移动通知；

则此时，获取模块401还可以用于根据所述数据移动通知，获取所述动态映射关系。

实施中，获取模块401还可以用于通过查找所述固态硬盘的逻辑地址与所述数据的物理地址的映射关系表，和/或，所述固态硬盘的逻辑地址与所述数据的物理地址的转换函数，获取所述动态映射关系。

实施中，修改模块402还可以用于在确定所述数据移动的所述固态硬盘的目标磁盘分区有足够的剩余空间时，修改所述动态映射关系。

实施中，修改模块402还可以用于修改所述数据的逻辑地址映射的所述固态硬盘的物理地址。

由上述实施例可以得知，本发明实施例中，在进行固态硬盘中数据在逻辑地址间的移动时，先获取所述固态硬盘的逻辑地址与存储于所述固态硬盘中的数据的物理地址的动态映射关系；再通过修改所述动态映射关系，进行在逻辑地址间的所述数据的移动，与现有技术中通过读出和写入过程实现数据在不同逻辑地址间移动的技术方案相比，本发明实施例仅通过修改动态映射关系即能实现固态硬盘中数据在逻辑地址间的快速移动，而无需进行数据读出和写入操作，具有占用I/O资源小、命令执行快速的优点，并且能够有效降低固态硬盘的读/写损耗，延长固态硬盘的使用寿命。

本发明实施例方法及设备同样可以应用到其他技术领域。对于存在着类似的映射关系、且映射关系可以动态变化的设计实现，本发明实施例均有一定的应用价值。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种固态硬盘数据管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过查找所述固态硬盘的逻辑地址与存储于所述固态硬盘中的数据的物理地址的映射关系表，获取所述固态硬盘的逻辑地址与所述数据的物理地址的动态映射关系，所述映射关系表包括元素项与元素项的值，所述元素项包括所述固态硬盘的逻辑地址，所述元素项的值为与所述固态硬盘的逻辑地址相映射的数据的物理地址；在获取所述动态映射关系时，首先根据所述固态硬盘的逻辑地址，查找到所述映射关系表中对应的元素项，进而查找该元素项对应的元素项的值；

通过交换所述映射关系表中元素项的值修改所述动态映射关系，进行逻辑地址间的所述数据的移动。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，获取所述动态映射关系之前，进一步包括：接收主机通过自定义高级技术附件命令发来的数据移动通知；

获取所述动态映射关系，包括：根据所述数据移动通知，获取所述动态映射关系。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，修改所述动态映射关系，包括：

在确定所述数据移动的所述固态硬盘的目标磁盘分区有足够的剩余空间时，修改所述动态映射关系。

4.一种固态硬盘数据管理设备，其特征在于，包括：

获取模块，用于通过查找所述固态硬盘的逻辑地址与存储于所述固态硬盘中的数据的物理地址的映射关系表，获取所述固态硬盘的逻辑地址与所述数据的物理地址的动态映射关系，所述映射关系表包括元素项与元素项的值，所述元素项包括所述固态硬盘的逻辑地址，所述元素项的值为与所述固态硬盘的逻辑地址相映射的数据的物理地址；在获取所述动态映射关系时，首先根据所述固态硬盘的逻辑地址，查找到所述映射关系表中对应的元素项，进而查找该元素项对应的元素项的值；

修改模块，用于通过交换所述映射关系表中元素项的值修改所述动态映射关系，进行在逻辑地址间的所述数据的移动。

5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，还包括：

接收模块，用于接收主机通过自定义高级技术附件命令发来的数据移动通知；

所述获取模块进一步用于根据所述数据移动通知，获取所述动态映射关系。

6.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述修改模块进一步用于在确定所述数据移动的所述固态硬盘的目标磁盘分区有足够的剩余空间时，修改所述动态映射关系。

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