CN108415851B - 一种提升闪存设备启动速度的方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提升闪存设备启动速度的方法与装置，包括逻辑映射分表搜索装置和一级映射表建立装置，所述逻辑映射分表搜索装置用于搜索并获取闪存中特定的物理位置最后更新并保存的记录信息；所述一级映射表建立装置能够根据所述逻辑映射分表的存储地址建立一级映射表。本发明使得在上电启动过程中直接获取逻辑映射分表及重建未完成逻辑映射表更新的物理区域的映射信息，极大减少重建逻辑映射表过程中需要扫描的数据量，达到提高启动速度的目的；另外，逻辑映射分表分散存储于闪存中用于保存用户数据的物理分区中的任意位置，实现较好的磨损平衡效果和较均衡的性能损耗。

Description

一种提升闪存设备启动速度的方法与装置

技术领域

本发明涉及数据存储领域，特别是一种提升闪存设备启动速度的方法与装置。

背景技术

闪存设备作为一种重要的存储介质，其启动速度的快慢会直接影响到终端设备的启动速度体验。闪存设备在正常工作前需要建立逻辑地址到物理地址的映射关系，这种映射关系可以用逻辑映射表来体现和维护。逻辑映射表的信息存在于闪存内部，在闪存接收写请求的同时记录这种映射信息。闪存设备启动时获取映射表的方法有三种，一是扫描存储有数据的每个block的每个page，获取物理地址对应的逻辑地址信息，建立逻辑映射表，这种方法的缺点是重建逻辑映射表需要扫描大量数据，启动速度慢，且启动耗时随着存储容量的增加而增加；二是每个block存在一张物理映射表，记录这个block的所有物理地址对应的逻辑地址，启动时扫描这些物理映射表从而建立逻辑映射表，这种方法的缺点是重建逻辑映射表需要扫描比较多的数据，启动速度较慢，且启动耗时随着存储容量的增加而增加；三是将逻辑映射表直接保存在闪存的特定位置，启动时直接扫描这些逻辑映射表，这种方法的缺点是算法设计比较复杂，逻辑映射表的存放需要消耗额外的带宽，增加了写放大系数。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种提升闪存设备启动速度的方法与装置，能够在尽量少损耗性能和尽量少增加写入数据量的基础上，尽可能提高存储产品的启动速度，满足终端产品对于存储介质启动速度的要求。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

一种提升闪存设备启动速度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

搜索并获取闪存中特定的物理位置最后更新并保存的记录信息，所述记录信息包括存储在闪存中任意位置的逻辑映射分表的存储地址；

根据所述逻辑映射分表的存储地址建立一级映射表，所述一级映射表包括逻辑映射分表在闪存中的存储地址。

进一步地，还包括以下步骤：

接收IO请求，根据一级映射表找到所述IO请求逻辑地址对应的逻辑映射分表；

根据逻辑映射分表找到相应的物理页，读取相应的数据。

进一步地，还包括以下步骤：

接收IO请求，根据一级映射表找到所述IO请求逻辑地址对应的逻辑映射分表；

更新所述逻辑映射分表中的映射项；

根据逻辑映射分表找到相应的物理页，更新相应的数据。

进一步地，还包括以下步骤：

判断写入数据量是否达到设定值；

当达到设定值时回写所有被更新过的逻辑映射分表。

进一步地，所述记录信息还包括未完整保存逻辑映射表区域的起始block编号、按写入顺序排序的所有物理block编号、将要用来写入数据的空闲block编号，还包括以下步骤：

确定未完整更新逻辑映射表的物理区域，并按照使用的先后顺序对block进行排序；

按照上述block的排序的逻辑映射关系形成对应的逻辑映射分表。

进一步地，还包括以下步骤：

判断当前读取的block是否为最后一个block；

当当前读取的block不是最后一个block时，按照先后顺序读取每个block的物理页的物理映射表；

当当前读取的block为最后一个block时，获取每个物理页对应的逻辑地址。

进一步地，还包括以下步骤：

判断映射项对应的物理页是否在对应的逻辑映射分表回写之前写入数据；

当没有在回写前写入数据时，将逻辑地址对应的逻辑映射分表读到内存中，并更新逻辑映射分表。

一种提升闪存设备启动速度的装置，其特征在于，包括以下装置：

逻辑映射分表搜索装置，用于搜索并获取闪存中特定的物理位置最后更新并保存的记录信息，所述记录信息包括存储在闪存中任意位置的逻辑映射分表的存储地址；

一级映射表建立装置，根据所述逻辑映射分表的存储地址建立一级映射表，所述一级映射表包括逻辑映射分表在闪存中的存储地址。

进一步地，还包括以下装置：

逻辑映射分表搜索装置，用于接收IO请求，根据一级映射表找到所述IO请求逻辑地址对应的逻辑映射分表；

数据读取装置，根据逻辑映射分表找到相应的物理页，读取相应的数据。

进一步地，还包括以下装置：

逻辑映射分表搜索装置，用于接收IO请求，根据一级映射表找到所述IO请求逻辑地址对应的逻辑映射分表；

映射项更新装置，用于更新所述逻辑映射分表中的映射项；

数据更新装置，根据逻辑映射分表找到相应的物理页，更新相应的数据。

进一步地，还包括以下装置：

写入数据量设定值判断装置，用于判断写入数据量是否达到设定值，当达到设定值时回写所有被更新过的逻辑映射分表。

进一步地，还包括以下装置：

未完整区域block排序装置，用于确定未完整更新逻辑映射表的物理区域，并按照使用的先后顺序对block进行排序；

未完整区域逻辑映射分表形成装置，按照上述block的排序的逻辑映射关系形成对应的逻辑映射分表。

进一步地，还包括以下装置：

block判断装置，用于判断当前读取的block是否为最后一个block；当当前读取的block不是最后一个block时，按照先后顺序读取每个block的物理页的物理映射表；当当前读取的block为最后一个block时，获取每个物理页对应的逻辑地址。

进一步地，还包括以下装置：

回写前数据写入判断装置，用于判断映射项对应的物理页是否在对应的逻辑映射分表回写之前写入数据；当没有在回写前写入数据时，将逻辑地址对应的逻辑映射分表读到内存中，并更新逻辑映射分表。

本发明的有益效果是：本发明采用的一种提升闪存设备启动速度的方法与装置，包括逻辑映射分表搜索装置和一级映射表建立装置，所述逻辑映射分表搜索装置用于搜索并获取闪存中特定的物理位置最后更新并保存的记录信息，所述记录信息包括存储在闪存中任意位置的逻辑映射分表的存储地址；所述一级映射表建立装置能够根据所述逻辑映射分表的存储地址建立一级映射表，所述一级映射表包括逻辑映射分表在闪存中的存储地址。本发明使得在上电启动过程中直接获取逻辑映射分表的映射信息，极大减少重建逻辑映射表过程中需要扫描的数据量，达到提高启动速度的目的；另外，逻辑映射分表分散存储于闪存中用于保存用户数据的物理分区中的任意位置，实现较好的磨损平衡效果和较均衡的性能损耗。

附图说明

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。

图1是本发明一种提升闪存设备启动速度的方法在上电启动时逻辑映射表的重建流程图；

图2是本发明一种提升闪存设备启动速度的方法的逻辑映射分表的更新流程图；

图3是本发明一种提升闪存设备启动速度的方法的记录信息的更新流程图；

图4是本发明一种提升闪存设备启动速度的方法的获取记录信息的流程图。

具体实施方式

参照图1，本发明一种提升闪存设备启动速度的方法在上电启动时逻辑映射表的重建流程图，具体步骤如下：

S1：从固定物理区域中寻找最后一个更新的记录信息；所述记录信息包括存储在闪存中任意位置的逻辑映射分表的存储地址、未完整保存逻辑映射表区域的起始block编号、按写入顺序排序的所有物理block编号、将要用来写入数据的空闲block编号。

S2：判断记录信息是否正确，当记录信息正确时执行步骤S4，否则执行步骤S3。

S3：扫描每一个block的首页，获取block使用的先后顺序。

S4：判断所有逻辑映射分表是否都正确，当全部正确时执行步骤S6，否则执行步骤S5；由于记录信息包括了快速建表启动的基础信息，能够通过记录信息快速获取若干份已存储在闪存中的完整的逻辑映射分表的存储地址。所述若干份逻辑映射分表是由逻辑映射表切分而成，闪存设备在正常工作前需要建立逻辑地址到物理地址的映射关系，所述逻辑映射表能够反映逻辑地址到物理地址的映射关系。对所有逻辑映射分表进行判断，正确时执行步骤S6，否则执行步骤S5。

S5：按照先后顺序读取每个block的最后一页的物理映射表，重建逻辑映射表。

S6：建立一级映射表；考虑到在page映射算法中，整个逻辑映射表较大，如果将完整的逻辑映射表存放在内存中，会消耗比较多的内存资源，并且在达到条件时将整个逻辑映射表回写到闪存中耗时会相对较长，可能产生瞬时卡顿。一般情况下，只在内存中保存部分逻辑映射分表，并且在内存中保存一个一级映射表，这个一级映射表中保存了所有逻辑映射分表的地址及是否在内存中被更改等信息。

S7：确定未完整更新逻辑映射表的物理区域，并按照使用的先后顺序排序；按照先后顺序对每个block进行排序，通过记录信息还能够快速确定未完整更新逻辑映射分表的物理区域，获取该物理区域中的block编号，并将先后写入的block编号进行先后顺序排列。

S8：判断当前读取的block是否为最后一个block，当为最后一个block时执行步骤S10，否则执行步骤S9。

S9：按照先后顺序读取每个block的最后一页的物理映射表；每个block存在一张物理映射表，记录这个block的所有物理地址对应的逻辑地址，通过读取这些物理映射表，从而更新逻辑映射分表。

S10：获取每个page对应的逻辑地址。

S11：判断映射项对应的物理page是否在对应的逻辑映射分表回写之前写入数据，当在回写之前写入数据时则执行步骤S14，否则执行步骤S12；比较物理映射表中的映射项与对应的物理page与被命中逻辑映射分表之间的写入先后顺序，如果物理page在逻辑映射分表更新后才被写入数据，则更新这个映射项，执行步骤S12；否则不更新，执行步骤S14。

S12：将逻辑地址对应的逻辑映射分表读到内存中。

S13：更新逻辑映射分表。

S14：判断所有映射信息是否完成更新，当完成更新时执行步骤S15，否则继续返回执行步骤S8。当未完成更新时会对下一个block进行映射信息的更新。

S15：结束。

参照图2，本发明的一种提升闪存设备启动速度的方法的逻辑映射分表的更新流程图，具体步骤如下：

C1：开始。

C2：建立一级映射表；在内存中建立保存了所有逻辑映射分表地址及是否在内存中被更改信息的一级映射表，所述一级映射表中保存了所有逻辑映射分表的地址及是否在内存中被更改等信息。

C3：判断是否接收到IO请求，当接收到IO请求时执行步骤C4，否则继续返回执行步骤C3。当接收到IO请求时会继续执行逻辑映射分表的更新流程。

C4：判断IO请求的逻辑地址是否命中内存中逻辑映射分表，当命中时执行步骤C10，否则执行步骤C5。

C5：判断内存中的逻辑映射分表数量是否达到上限，当达到上限时执行步骤C6，否则执行步骤C9。

C6：按照程序设定，选中将要替换的逻辑映射分表；按照一定的规则从内存中找出一个逻辑映射分表，使用其占用的内存存放被命中的逻辑映射分表。

C7：判断逻辑映射分表是否被更新过，当更新过时执行步骤C8，否则执行步骤C9。

C8：回写逻辑映射分表；若被找出的逻辑映射分表已经被更改过，在释放其内存前需要将其回写到闪存。

C9：将命中的逻辑映射分表放在内存中。

C10：判断是否有数据写入，当有数据写入时执行步骤C11，否则执行步骤C15。

C11：更新逻辑映射分表中的映射项。

C12：找到相应的物理page并写入数据。

C13：判断写入数据量是否达到设定值，当达到设定值时执行步骤C14，否则完成逻辑映射分表的更新返回继续执行C3。

C14：回写所有被更新过的逻辑映射分表，并返回继续执行C3；如果写入的数据量达到程序设定值，需要将内存中所有被更改过的逻辑映射分表回写到闪存中。

C15：根据逻辑映射分表找到相应的物理page，读取数据，并返回继续执行C3。

参照图3，本发明的一种提升闪存设备启动速度的方法的记录信息的更新流程图，具体步骤如下：

D1：开始。

D2：判断是否接收到写请求，当接收到写请求时执行步骤D4，否则执行步骤D3；当接收到写请求时会执行记录信息的更新流程。

D3：其他请求处理流程，并继续返回执行步骤D2；当有其他请求处理流程需要执行时，首先执行其他流程，完成后继续返回执行步骤D2。

D4：判断当前将要写入的page是否为block的最后一个page，当为block的最后一个page时执行步骤D6，否则执行步骤D5。

D5：将数据写入block中当前的page，同时确定下一个要写入的page，并返回继续执行步骤D2。

D6：获取下一个空闲block，并对其进行擦除；确定下一个要写入的block，称为空闲block，并对其内容进行擦除，方便下一次写入。

D7：更新记录信息，并写入闪存中固定的物理区域；***运行过程中，每次在当前写入数据的block的最后一个page写入数据前更新记录信息。记录信息中包括：逻辑映射分表的存储地址、未完整保存逻辑映射表区域的起始block编号、按写入顺序排序的所有物理block编号、将要用来写入数据的空闲block编号等。

D8：将数据写入当前操作的block的最后一个page，并返回继续执行步骤D2。

参照图4，本发明的一种提升闪存设备启动速度的方法的获取记录信息的流程图，具体步骤如下：

P1：开始。

P2：扫描固定物理区域的所有block的首页；存储记录信息的特定物理区域存在若干物理block，且不属于存放用户数据的物理分区内，物理block的数量的确定由参与存储用户数据的物理block的个数、block的擦除次数、物理block内存储的记录信息的个数决定，

P3：获取最后更新的记录信息所在的block；特定物理区域的每个block中记录了block使用的先后顺序，以便快速找到最后存储记录信息的block，从而快速找到最后写入的记录信息。

P4：找到这个block最后写入数据的page；***运行过程中，每次在当前写入数据的block的最后一个page写入数据前更新记录信息。

P5：判断记录信息是否正确，当正确时执行步骤P6，否则执行步骤P7。

P6：判断记录的下一个要操作的block是否为空或者没有写满，当为空或者没有写满时执行步骤P8，否则执行步骤P7；当下一个要操作的block为写满状态时，证明下一个要操作的block的最后一个page写入数据前没有更新记录信息，说明了当初记录信息时发生错误，因此需要重新逐步扫描建立逻辑映射表；当下一个要操作的block为空或者没有写满状态时，证明步骤P3中最后更新记录信息所在的block没有发生错误，可以直接执行步骤P8。

P7：全盘扫描映射信息；全盘重新扫描每一个block的首页，获取block使用的先后顺序并排列。

P8：重建逻辑映射表。

P9：结束。

一种提升闪存设备启动速度的装置，包括以下装置：一级映射表建立装置、逻辑映射分表搜索装置、数据读取装置、映射项更新装置、数据更新装置、写入数据量设定值判断装置、未完整区域block排序装置、未完整区域逻辑映射分表形成装置、block判断装置和回写前数据写入判断装置。

所述逻辑映射分表搜索装置，用于搜索并获取闪存中特定的物理位置最后更新并保存的记录信息，所述记录信息包括存储在闪存中任意位置的逻辑映射分表的存储地址。

所述一级映射表建立装置，根据所述逻辑映射分表的存储地址建立一级映射表，所述一级映射表包括逻辑映射分表在闪存中的存储地址。

所述逻辑映射分表搜索装置，用于接收IO请求，根据一级映射表找到所述IO请求逻辑地址对应的逻辑映射分表。

所述数据读取装置，根据逻辑映射分表找到相应的物理页，读取相应的数据。

所述映射项更新装置，用于更新所述逻辑映射分表中的映射项。

所述数据更新装置，根据逻辑映射分表找到相应的物理页，更新相应的数据。

所述写入数据量设定值判断装置，用于判断写入数据量是否达到设定值，当达到设定值时回写所有被更新过的逻辑映射分表。

所述未完整区域block排序装置，用于确定未完整更新逻辑映射表的物理区域，并按照使用的先后顺序对block进行排序。

所述未完整区域逻辑映射分表形成装置，按照上述block的排序的逻辑映射关系形成对应的逻辑映射分表。

所述block判断装置，用于判断当前读取的block是否为最后一个block；当当前读取的block不是最后一个block时，按照先后顺序读取每个block的物理页的物理映射表；当当前读取的block为最后一个block时，获取每个物理页对应的逻辑地址。

所述回写前数据写入判断装置，用于判断映射项对应的物理页是否在对应的逻辑映射分表回写之前写入数据；当没有在回写前写入数据时，将逻辑地址对应的逻辑映射分表读到内存中，并更新逻辑映射分表。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种提升闪存设备启动速度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

搜索并获取闪存中特定的物理位置最后更新并保存的记录信息，所述记录信息包括存储在闪存中任意位置的逻辑映射分表的存储地址；

根据所述逻辑映射分表的存储地址建立一级映射表，所述一级映射表包括逻辑映射分表在闪存中的存储地址；

所述方法还包括以下步骤：

接收IO请求，根据一级映射表找到所述IO请求逻辑地址对应的逻辑映射分表；

根据逻辑映射分表找到相应的物理页，读取相应的数据；

所述方法还包括以下步骤：

接收IO请求，根据一级映射表找到所述IO请求逻辑地址对应的逻辑映射分表；

更新所述逻辑映射分表中的映射项；

根据逻辑映射分表找到相应的物理页，更新相应的数据；

判断写入数据量是否达到设定值；

当达到设定值时回写所有被更新过的逻辑映射分表。

2.根据权利要求1所述的一种提升闪存设备启动速度的方法，其特征在于：所述记录信息还包括未完整保存逻辑映射表区域的起始block编号、按写入顺序排序的所有物理block编号、将要用来写入数据的空闲block编号，还包括以下步骤：

确定未完整更新逻辑映射表的物理区域，并按照使用的先后顺序对block进行排序；

按照上述block的排序的逻辑映射关系形成对应的逻辑映射分表。

3.根据权利要求2所述的一种提升闪存设备启动速度的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

判断当前读取的block是否为最后一个block；

当当前读取的block不是最后一个block时，按照先后顺序读取每个block的物理页的物理映射表；

当当前读取的block为最后一个block时，获取每个物理页对应的逻辑地址。

4.根据权利要求3所述的一种提升闪存设备启动速度的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

判断映射项对应的物理页是否在对应的逻辑映射分表回写之前写入数据；

当没有在回写前写入数据时，将逻辑地址对应的逻辑映射分表读到内存中，并更新逻辑映射分表。

5.一种提升闪存设备启动速度的装置，其特征在于，包括以下装置：

逻辑映射分表搜索装置，用于搜索并获取闪存中特定的物理位置最后更新并保存的记录信息，所述记录信息包括存储在闪存中任意位置的逻辑映射分表的存储地址；还用于接收IO请求，根据一级映射表找到所述IO请求逻辑地址对应的逻辑映射分表；

一级映射表建立装置，根据所述逻辑映射分表的存储地址建立一级映射表，所述一级映射表包括逻辑映射分表在闪存中的存储地址；

数据读取装置，根据逻辑映射分表找到相应的物理页，读取相应的数据；

映射项更新装置，用于更新所述逻辑映射分表中的映射项；

数据更新装置，根据逻辑映射分表找到相应的物理页，更新相应的数据。

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