CN102520885A - 一种混合硬盘的数据管理*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混合硬盘的数据管理***，涉及数据存储领域。所述***包括：读处理模块、写处理模块和数据迁移模块；所述读处理模块，用于读取磁介质或者闪存介质上的数据；所述写处理模块，用于将数据写到磁介质或者闪存介质；所述数据迁移模块，连接所述读处理模块，用于根据所述读处理模块的调用，将磁介质上的数据迁移到闪存介质。所述***，将单个逻辑页的数据存储在闪存介质上，将多个逻辑页的数据存储在磁介质上，并且适时将磁介质上访问频繁的数据转移至闪存介质上，充分发挥了闪存介质对单页数据访问速度快，磁介质顺序访问性能强的优势，避免了二者的劣势，从而提高了混合硬盘的性能。

Description

一种混合硬盘的数据管理***
技术领域
本发明涉及数据存储技术领域，特别涉及一种混合硬盘的数据管理***。
背景技术
磁盘是目前使用最广泛的外存设备，其中存储数据的介质是磁介质。在磁盘中，通过磁头的寻道以及盘片的旋转对数据进行访问。使用磁介质的主要缺点是对数据访问需要磁头以及盘片的机械运动，因此随机访问性能较差。闪存具有随机访问速度快、抗震动、能耗低等优点。近年来，随着闪存存储容量的增加以及价格的降低，闪存得到了越来越广泛的应用。在大量桌面计算机中，已经装备了以闪存为介质的固态硬盘。然而，闪存的存储单元只有在擦除后才能写数据，因此不能执行本地更新操作。此外，闪存的存储单元擦除次数也是有限的。另外，对于顺序性的访问，闪存的性能不如磁盘。在当前的混合硬盘中，很少考虑数据如何在两种介质上的合理分布。因此，如何综合利用磁介质和闪存介质各自的优势，避免二者的劣势，成为重要的问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何提供一种混合硬盘的数据管理***，以充分发挥磁介质和闪存介质各自的优势，避免二者的劣势，从而提高混合硬盘的性能。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种混合硬盘的数据管理***，其包括：读处理模块、写处理模块和数据迁移模块；所述读处理模块，用于读取磁介质或者闪存介质上的数据；所述写处理模块，用于将数据写到磁介质或者闪存介质；所述数据迁移模块，连接所述读处理模块，用于根据所述读处理模块的调用，将磁介质上的数据迁移到闪存介质。
优选地，所述***还包括：地址转换模块；所述地址转换模块，连接所述读处理模块和写处理模块，用于实现数据的逻辑地址到物理地址的转换。
优选地，所述地址转换模块采用B+树对逻辑地址到物理地址的转换信息进行管理。
优选地，所述B+树中叶子节点记录的信息包括：起始逻辑页号、逻辑页数目、地址，以及最近预设值次操作是否都是读操作。
优选地，所述地址信息包括：数据存储于闪存介质或者磁介质的标志位；并且，如果数据存储于闪存介质，所述地址信息还包括闪存介质上相应的物理页号；如果数据存储于磁介质，所述地址信息还包括磁介质上相应的物理地址。
优选地，所述读处理模块读取磁介质上的数据时，如果是对单个逻辑页的读请求，并且针对所述逻辑页的最近预设值次请求都是读请求，则所述读处理模块调用所述数据迁移模块将所述逻辑页的数据迁移到闪存介质。
优选地，所述预设值为5。
优选地，所述写处理模块，如果执行对单个逻辑页的写操作，则将所述单个逻辑页的数据写到闪存介质上；如果执行对多个逻辑页的写操作，则将所述多个逻辑页的数据写到磁介质上。
优选地，所述***还包括：空闲块分配模块；所述空闲块分配模块连接所述写处理模块，用于在所述写处理模块对闪存介质执行写操作时，分配相应的空闲块。
优选地，所述***还包括：垃圾回收模块；所述垃圾回收模块连接所述空闲块分配模块，用于在闪存介质上空闲块不足时，回收非空闲块，以释放空闲块。
(三)有益效果
本发明所述混合硬盘的数据管理***，将单个逻辑页的数据存储在闪存介质上，将多个逻辑页的数据存储在磁介质上，并且适时将磁介质上访问频繁的数据转移至闪存介质上，充分发挥了闪存介质对单页数据访问速度快，磁介质顺序访问性能强的优势，避免了二者的劣势，从而提高了混合硬盘的性能。
附图说明
图1是本发明实施例所述的混合硬盘的数据管理***模块结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
图1是本发明实施例所述的混合硬盘的数据管理***模块结构示意图。如图1所示，所述***包括：读处理模块200、地址转换模块300、写处理模块400、空闲块分配模块500、垃圾回收模块600和数据迁移模块700。
所述读处理模块200，连接磁介质100和闪存介质800，用于读取所述磁介质100或者闪存介质800上的数据。所述地址转换模块300，连接所述读处理模块200和写处理模块400，用于实现数据的逻辑地址到物理地址的转换。所述写处理模块400，连接所述磁介质100，并且通过所述空闲块分配模块500连接所述闪存介质800，用于将数据写到所述磁介质100或者闪存介质800。所述空闲块分配模块500，用于在所述写处理模块400对所述闪存介质800执行写操作时，分配相应的空闲块(即闪存介质上的空闲物理页构成的空闲物理块)。所述垃圾回收模块600，连接所述空闲块分配模块500和闪存介质800，用于在所述闪存介质800上空闲块不足时，回收非空闲块(即闪存介质包含有有效页的物理块)，以释放空闲块。所述数据迁移模块700连接所述读处理模块200和闪存介质800，用于根据所述读处理模块200的调用，将所述磁介质100上的数据迁移到所述闪存介质800。
对于所述读处理模块200，当接收到一个读请求时，首先从所述地址转换模块300中读取到数据存放的物理地址。根据物理地址，从所述闪存介质800或者磁介质100进行读取。如果是读取所述磁介质100上的数据，并且是对单个逻辑页的读请求，同时对所述逻辑页的最近预设值次请求都是读请求，则使用所述数据迁移模块700将所述逻辑页的数据转移存储到所述闪存介质800，并在所述地址转换模块300中更新所述逻辑页对应的物理地址。所述预设值一般为5。通过将访问频繁的单个逻辑页转移到所述闪存介质800，可以充分发挥闪存对于单页数据访问速度快的优势。
对于所述写处理模块400，当接收到一个写请求时，如果写请求是对单个逻辑页的写操作，则将所述单个逻辑页的数据写到所述闪存介质800，并通知所述地址转换模块300所述逻辑页对应的物理地址；如果所述写请求是对多个逻辑页的写操作，则将所述多个逻辑页的数据写到所述磁介质100，并通知所述地址转换模块300所述多个逻辑页的物理地址。
具体地，当所述写处理模块400将单个逻辑页的数据写到所述闪存介质800时，首先调用所述空闲块分配模块500在所述闪存介质800上分配一个空闲块，并将所述逻辑页的数据写到所述空闲块。如果当前所述闪存介质800上空闲块数达到或者低于3，则调用所述垃圾回收模块600对所述闪存介质800进行整理，从而获得一些新的空闲块。
所述垃圾回收模块600对所述闪存介质800进行整理的过程包括：首先调用所述空闲块分配模块500在所述闪存介质800上分配一个第一空闲块，并选择一个有效页最少的第一非空闲块，将所述第一非空闲块上的有效页拷贝到所述第一空闲块上，并将所述第一非空闲块擦除；完成上述操作后，如果当前空闲块数仍然达到或者低于3，则再选择一个有效页最少的第二非空闲块，将所述第二非空闲块上的有效页拷贝到所述第一空闲块上。如果拷贝过程中，所述第一空闲块上没有足够的空闲页，则继续分配一个第二空闲块，用于存放需要拷贝的数据。重复上述过程，直到所述闪存介质800上的空闲块数为4。上述过程完成后，通知所述地址转换模块300，修改相应的逻辑地址到物理地址的映射关系。
在所述地址转换模块300中，使用B+树对逻辑地址到物理地址的地址转换信息进行管理。B+树中叶子节点记录的信息包括：起始逻辑页号、逻辑页数目、地址，以及最近的5次操作是否都是读操作。其中，所述地址信息包括：数据位于所述闪存介质800或者磁介质100的标志位(比如，该标志位为1表示数据位于所述闪存介质800，该标志位为0表示数据位于所述磁介质100)；如果是位于所述闪存介质800，则还包含所述闪存介质800上相应的物理页号，并且此时逻辑页数目信息固定为1；如果是位于所述磁介质100，则还包含在所述磁介质100上的具体物理地址，此时逻辑页数目信息可能大于1。当数据迁移发生时，如果发生迁移的逻辑页所在的叶子节点的其他逻辑页的数据仍然位于所述磁介质100，则所述叶子节点***为两个叶子节点，B+树进行相应的调整。当所述写操作处理模块400将多个逻辑页写到磁介质100时，如果这些逻辑页在B+树中有多个叶子节点(即这些逻辑页中的部分逻辑页之前存储在闪存介质100上)，则将这些叶子节点合并成一个，B+树进行相应的调整。
本发明实施例所述混合硬盘的数据管理***，将单个逻辑页的数据存储在闪存介质上，将多个逻辑页的数据存储在磁介质上，并且适时将磁介质上访问频繁的数据迁移至闪存介质上，充分发挥了闪存介质对单页数据访问速度快，磁介质顺序访问性能强的优势，避免了二者的劣势，从而提高了混合硬盘的性能。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种混合硬盘的数据管理***，其特征在于，包括：读处理模块、写处理模块和数据迁移模块；所述读处理模块，用于读取磁介质或者闪存介质上的数据；所述写处理模块，用于将数据写到磁介质或者闪存介质；所述数据迁移模块，连接所述读处理模块，用于根据所述读处理模块的调用，将磁介质上的数据迁移到闪存介质。
2.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述***还包括：地址转换模块；所述地址转换模块，连接所述读处理模块和写处理模块，用于实现数据的逻辑地址到物理地址的转换。
3.如权利要求2所述的***，其特征在于，所述地址转换模块采用B+树对逻辑地址到物理地址的转换信息进行管理。
4.如权利要求3所述的***，其特征在于，所述B+树中叶子节点记录的信息包括：起始逻辑页号、逻辑页数目、地址，以及最近预设值次操作是否都是读操作。
5.如权利要求4所述的***，其特征在于，所述地址信息包括：数据存储于闪存介质或者磁介质的标志位；并且，如果数据存储于闪存介质，所述地址信息还包括闪存介质上相应的物理页号；如果数据存储于磁介质，所述地址信息还包括磁介质上相应的物理地址。
6.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述读处理模块读取磁介质上的数据时，如果是对单个逻辑页的读请求，并且针对所述逻辑页的最近预设值次请求都是读请求，则所述读处理模块调用所述数据迁移模块将所述逻辑页的数据迁移到闪存介质。
7.如权利要求4至6之一所述的***，其特征在于，所述预设值为5。
8.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述写处理模块，如果执行对单个逻辑页的写操作，则将所述单个逻辑页的数据写到闪存介质上；如果执行对多个逻辑页的写操作，则将所述多个逻辑页的数据写到磁介质上。
9.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述***还包括：空闲块分配模块；所述空闲块分配模块连接所述写处理模块，用于在所述写处理模块对闪存介质执行写操作时，分配相应的空闲块。
10.如权利要求9所述的***，其特征在于，所述***还包括：垃圾回收模块；所述垃圾回收模块连接所述空闲块分配模块，用于在闪存介质上空闲块不足时，回收非空闲块，以释放空闲块。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103218173A (zh) * 2013-03-27 2013-07-24 华为技术有限公司 存储控制方法及装置
CN103927129A (zh) * 2014-03-14 2014-07-16 汉柏科技有限公司 数据存储方法
CN105741875A (zh) * 2016-01-28 2016-07-06 上海新储集成电路有限公司 一种提高混合存储器随机读性能的方法
CN106502586A (zh) * 2016-10-17 2017-03-15 记忆科技(深圳)有限公司 一种提高固态硬盘顺序读性能的方法
CN106708435A (zh) * 2016-12-14 2017-05-24 北京小米移动软件有限公司 数据处理方法及装置
CN106802867A (zh) * 2015-11-25 2017-06-06 光宝电子(广州)有限公司 固态储存装置及其数据编程方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1312570C (zh) * 2004-08-06 2007-04-25 威盛电子股份有限公司 进行硬盘阵列数据迁移的方法及相关装置
CN101059752A (zh) * 2006-04-21 2007-10-24 株式会社东芝 使用非易失性高速缓存的存储装置及其控制方法
CN101907978A (zh) * 2010-07-27 2010-12-08 浙江大学 基于固态硬盘和磁性硬盘的混合存储***及存储方法
US20110066790A1 (en) * 2009-09-17 2011-03-17 Jeffrey Clifford Mogul Main memory with non-volatile memory and dram
CN101751225B (zh) * 2008-12-04 2011-12-14 上海华虹Nec电子有限公司 一种混合硬盘的数据存取方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1312570C (zh) * 2004-08-06 2007-04-25 威盛电子股份有限公司 进行硬盘阵列数据迁移的方法及相关装置
CN101059752A (zh) * 2006-04-21 2007-10-24 株式会社东芝 使用非易失性高速缓存的存储装置及其控制方法
CN101751225B (zh) * 2008-12-04 2011-12-14 上海华虹Nec电子有限公司 一种混合硬盘的数据存取方法
US20110066790A1 (en) * 2009-09-17 2011-03-17 Jeffrey Clifford Mogul Main memory with non-volatile memory and dram
CN101907978A (zh) * 2010-07-27 2010-12-08 浙江大学 基于固态硬盘和磁性硬盘的混合存储***及存储方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103218173A (zh) * 2013-03-27 2013-07-24 华为技术有限公司 存储控制方法及装置
CN103218173B (zh) * 2013-03-27 2016-03-09 华为技术有限公司 存储控制方法及装置
CN103927129A (zh) * 2014-03-14 2014-07-16 汉柏科技有限公司 数据存储方法
CN103927129B (zh) * 2014-03-14 2017-08-08 汉柏科技有限公司 数据存储方法
CN106802867A (zh) * 2015-11-25 2017-06-06 光宝电子(广州)有限公司 固态储存装置及其数据编程方法
CN105741875A (zh) * 2016-01-28 2016-07-06 上海新储集成电路有限公司 一种提高混合存储器随机读性能的方法
CN106502586A (zh) * 2016-10-17 2017-03-15 记忆科技(深圳)有限公司 一种提高固态硬盘顺序读性能的方法
CN106708435A (zh) * 2016-12-14 2017-05-24 北京小米移动软件有限公司 数据处理方法及装置

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