CN108763100B - 一种固态存储设备快速trim方法及其*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种固态存储设备快速TRIM方法及其***;其中,固态存储设备快速TRIM方法,包括以下步骤;S1,判断主机当前是否有请求需要处理;若是,则进入S2,若不是,则进入S4;S2,执行TRIM命令,将TRIM区间按TU划分,非TU对齐的部分更新映射表,其余部分转换为TRIM表中相应的比特;S3,将更新的TRIM表和映射表写入NAND;S4,扫描TRIM表,逐个对TU处理;当TU处理到一定数量时,将更新的TRIM表和映射表写入NAND。本发明采用标准化存储TRIM命令及TRIM后台处理方法,极大降低了SSD响应主机TRIM命令的时间。
Description
技术领域
本发明涉及固态存储设备领域,更具体地说是指一种固态存储设备快速 TRIM方法及其***。
背景技术
现有SSD***中,TRIM(ATA命令集的命令,用于通知设备哪些逻辑地址不再被占用)的实现方式可能是采用同步方式实现,即在接收到TRIM命令时,根据TRIM命令指定的逻辑地址空间,更新映射表,然后将更新过的映射表写入NAND 完成TRIM命令处理。同步处理方式的缺点是,当TRIM命令指定的逻辑地址空间很大时,更新映射表及存储更新后的映射表都会花费较长时间,使得TRIM命令响应时间过长。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷,提供一种固态存储设备快速TRIM 方法及其***。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种固态存储设备快速TRIM方法,包括以下步骤;
S1,判断主机当前是否有请求需要处理;若是,则进入S2,若不是,则进入S4;
S2,执行TRIM命令,将TRIM区间按TU划分,非TU对齐的部分更新映射表,其余部分转换为TRIM表中相应的比特;
S3,将更新的TRIM表和映射表写入NAND;
S4,扫描TRIM表,逐个对TU处理;当TU处理到一定数量时,将更新的TRIM 表和映射表写入NAND。
其进一步技术方案为:所述S2具体包括以下步骤:
S21,执行TRIM命令,将TRIM区间按TU划分;
S22,判断是否获取一个待处理的TU;若是,则进入S23,若不是,则进入 S3;
S23,判断TU是否完整;若是,则进入S25,若不是,则进入S24;
S24,根据TU更新映射表,并返回S22;
S25,将TU转换为TRIM表中相应的比特,并返回S22。
其进一步技术方案为:所述S3步骤之后还包括:
发送TRIM信息通知至主机。
其进一步技术方案为:所述S4具体包括以下步骤:
S41,判断是否从TRIM表中获取一个TU;若是,则进入S42,若不是,则进入S45;
S42,根据TU更新映射表,将TU对应TRIM表中的比特设置为0;
S43,判断TU处理数量是否达到预设值;若是,则进入S44,若不是,则返回S1;
S44,将更新的TRIM表和映射表写入NAND;
S45,结束TRIM后台处理。
其进一步技术方案为:所述S42具体包括以下步骤:
S421,根据TU更新映射表;
S422,清除TU对应TRIM表中的比特。
其进一步技术方案为:所述S43中,TU处理数量的预设值为5-50个。
一种固态存储设备快速TRIM***,包括主机判断单元,执行划分单元,更新写入单元,以及扫描更新单元;
所述主机判断单元,用于判断主机当前是否有请求需要处理;
所述执行划分单元,用于执行TRIM命令,将TRIM区间按TU划分,非TU对齐的部分更新映射表,其余部分转换为TRIM表中相应的比特;
所述更新写入单元,用于将更新的TRIM表和映射表写入NAND;
所述扫描更新单元,用于扫描TRIM表,逐个对TU处理;当TU处理到一定数量时,将更新的TRIM表和映射表写入NAND。
其进一步技术方案为:所述执行划分单元包括执行模块,待处理判断模块, TU完整性判断模块,更新模块,以及转换模块;
所述执行模块,用于执行TRIM命令,将TRIM区间按TU划分;
所述待处理判断模块,用于判断是否获取一个待处理的TU;
所述TU完整性判断模块,用于判断TU是否完整;
所述更新模块,用于根据TU更新映射表;
所述转换模块,用于将TU转换为TRIM表中相应的比特。
其进一步技术方案为:所述扫描更新单元包括获取判断模块,更新清除模块,预设值判断模块,写入模块,以及处理模块;
所述获取判断模块,用于判断是否从TRIM表中获取一个TU;
所述更新清除模块,用于根据TU更新映射表,清除TU对应TRIM表中的比特;
所述预设值判断模块,用于判断TU处理数量是否达到预设值;
所述写入模块,用于将更新的TRIM表和映射表写入NAND;
所述处理模块,用于结束TRIM后台处理。
其进一步技术方案为:所述TU处理数量的预设值为5-50个。
本发明与现有技术相比的有益效果是:通过判断主机当前是否有请求需要处理;执行TRIM命令,将TRIM区间按TU划分,非TU对齐(即上述所说的不完整的TU)的部分直接更新映射表,其余部分转换为TRIM表中相应的比特;将更新的TRIM表和映射表写入NAND;扫描TRIM表,逐个对TU处理;当TU处理到一定数量时,将更新的TRIM表和映射表写入NAND;采用标准化存储TRIM命令及TRIM后台处理方法,极大降低了SSD响应主机TRIM命令的时间。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
附图说明
图1为本发明一种固态存储设备快速TRIM方法的流程图;
图2为图1中S2的具体步骤流程图;
图3为图1中S4的具体步骤流程图;
图4为图3中S42的具体步骤流程图;
图5为映射表及TRIM表在RAM中的布局及TRIM命令执行后对表的更新示意图;
图6为写命令导致映射表和TRIM表更新的示意图;
图7为本发明一种固态存储设备快速TRIM***的方框图。
10 主机判断单元 20 执行划分单元
21 执行模块 22 待处理判断模块
23 TU完整性判断模块 24 更新模块
25 转换模块 30 更新写入单元
40 扫描更新单元 41 获取判断模块
42 更新清除模块 43 预设值判断模块
44 写入模块 45 处理模块
具体实施方式
为了更充分理解本发明的技术内容,下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明,但不局限于此。
如图1到图7所示的具体实施例,其中,如图1至图6所示,本发明公开了一种固态存储设备快速TRIM方法,包括以下步骤;
S1,判断主机当前是否有请求需要处理;若是,则进入S2,若不是,则进入S4;
S2,执行TRIM命令,将TRIM区间按TU划分,非TU对齐的部分更新映射表,其余部分转换为TRIM表中相应的比特;
S3,将更新的TRIM表和映射表写入NAND;
S4,扫描TRIM表,逐个对TU处理;当TU处理到一定数量时,将更新的TRIM 表和映射表写入NAND。
具体地,如图2所示,S2具体包括以下步骤:
S21,执行TRIM命令,将TRIM区间按TU划分;
S22,判断是否获取一个待处理的TU;若是,则进入S23,若不是,则进入 S3;
S23,判断TU是否完整;若是,则进入S25,若不是,则进入S24;
S24,根据TU更新映射表,并返回S22;
S25,将TU转换为TRIM表中相应的比特,并返回S22。
其中,在S3步骤之后还包括:发送TRIM信息通知至主机。
具体地,如图3所示,S4具体包括以下步骤:
S41,判断是否从TRIM表中获取一个TU;若是,则进入S42,若不是,则进入S45;
S42,根据TU更新映射表,将TU对应TRIM表中的比特设置为0;
S43,判断TU处理数量是否达到预设值;若是,则进入S44,若不是,则返回S1;
S44,将更新的TRIM表和映射表写入NAND;
S45,结束TRIM后台处理。
具体地,如图4所示,S42具体包括以下步骤:
S421,根据TU更新映射表;
S422,清除TU对应TRIM表中的比特。
其中,S43中,TU处理数量的预设值为5-50个。
其中,TU处理数量的预设值是个变量,可根据S44花费时间及写入数据量权衡:若一次处理的TU过少,则S44总的写入数据量会多(因每次写入都有额外的 overhead);若一次处理TU过多,则S44耗时过长,可能影响在此期间对主机命令的响应。
其中,在本发明中,将TRIM信息的标准化存储,将整个逻辑地址空间划分为固定大小的片段(简称为TU,TRIM Unit),每个片段用1个比特描述该片段的逻辑地址空间是否需要被TRIM,每个片段描述的逻辑地址空间大小可根据*** RAM大小确定,在***RAM中保存整个位图信息,称此位图为TRIM表;TRIM表的存储方式和映射表存储方式相同,并与映射表一起存入映射块中;将TRIM命令转换为标准的TRIM表中的位图,既方便多个主机TRIM命令的合并,亦便于TRIM 信息和映射表采用同样的格式存储处理,无需新增额外的处理逻辑。
具体地,图5给出了一个有1TB逻辑地址空间SSD的映射表和TRIM表在RAM的布局及NAND中存储示例;
其中,LBN:Logical Block Number,用户读写基本单元,常见大小为 512Bytes;
LPN:Logical Page Number,映射单元,通常为4KB;
MPN:Mapping Page Number,映射表存储单元,本示例中为4KB;
PPN:Phys ical Page Number,NAND页号,本示例中页大小为8KB
其中,1TB的逻辑地址空间划分为256MLPN,对应256K的MPN;相应的TRIM表大小为32KB,分配的MPN为256K-256K+7。在收到TRIM LBN 8184-16383的命令后,其中,对LBN8192-16383的TRIM转换为TRIM表中的第二个比特,对LBN 8184-8191 的TRIM则转换为将映射表中的LPN1023处的表项设置为无映射值,然后将更新的 MPN0和MPN256K写入NAND,就可向主机报告TRIM命令处理完成。
其中,如图1至图4中的TRIM命令的执行过程,SSD接收到TRIM命令后,将非 TU对齐的部分直接更新映射表,其余部分转换为TRIM表中相应的比特,在将更新的TRIM表和映射表写入NAND后即可通知主机TRIM命令完成;如此使得TRIM命令处理过程需要更新的映射表和写入NAND的数据都能保持在一个较低的水平,达到快速响应主机TRIM命令的目的。当主机没有请求需要处理时,***会在后台根据TRIM表中的TRIM信息将对应的映射表项设置为无映射值,直至清空TRIM 表
其中,如图1至图4中的TRIM命令的后台处理流程,当主机没有请求需要处理时,扫描TRIM表,逐个TU处理;当处理到一定数量时,保存映射表和TRIM表,防止因异常掉电导致过多的重复处理;当***非空闲时,退出后台处理。
其中,在写命令处理过程中,对于写命令涉及的每个LPN,若其对应的TU在 TRIM表置位,则先根据TU更新映射表,然后清除TU在TRIM表中对应的比特。待后续保存映射表时,同时保存更新过的TRIM表部分。
如图6所示,描述了写命令导致映射表和TRIM表更新的示例,当收到用户写LBN8192-8199(对应LPN1024)命令时,检查到该写入区间对应的TU在TRIM表中已被标记,故先将该TU对应的映射表(LPN1024-2047)项设置为无映射值,并清除TRIM表中相应的标记,后再处理用户的写命令(LPN1024映射到新分配的写入地址),之后待***内部发起保存映射表时,上述被更新的MPN1和MPN256K也会被写入NAND。
其中,读命令的执行过程,对于读命令涉及的每个LPN,若其对应的TU在TRIM 表置位,则表示该LPN无映射,返回固定的数据给主机即可,否则进行正常的读处理。
如图7 所示,本发明还公开了一种固态存储设备快速TRIM***,包括主机判断单元10,执行划分单元20,更新写入单元30,以及扫描更新单元40;
主机判断单元10,用于判断主机当前是否有请求需要处理;
执行划分单元20,用于执行TRIM命令,将TRIM区间按TU划分,非TU对齐的部分直接更新映射表,其余部分转换为TRIM表中相应的比特;
更新写入单元30,用于将更新的TRIM表和映射表写入NAND;
扫描更新单元40,用于扫描TRIM表,逐个对TU处理;当TU处理到一定数量时,将更新的TRIM表和映射表写入NAND。
其中,执行划分单元20包括执行模块21,待处理判断模块22,TU完整性判断模块23,更新模块24,以及转换模块25;
执行模块21,用于执行TRIM命令,将TRIM区间按TU划分;
待处理判断模块22,用于判断是否获取一个待处理的TU;
TU完整性判断模块23,用于判断TU是否完整;
更新模块24,用于根据TU更新映射表;
转换模块25,用于将TU转换为TRIM表中相应的比特。
其中,扫描更新单元40包括获取判断模块41,更新清除模块42,预设值判断模块43,写入模块44,以及处理模块45;
获取判断模块41,用于判断是否从TRIM表中获取一个TU;
更新清除模块42,用于根据TU更新映射表,清除TU对应TRIM表中的比特;
预设值判断模块43,用于判断TU处理数量是否达到预设值;
写入模块44,用于将更新的TRIM表和映射表写入NAND;
处理模块45,用于结束TRIM后台处理。
进一步地,TU处理数量的预设值为5-50个。
本发明采用标准化存储TRIM命令及TRIM后台处理方法,极大降低了SSD响应主机TRIM命令的时间。
上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容,以便于读者更容易理解,但不代表本发明的实施方式仅限于此,任何依本发明所做的技术延伸或再创造,均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (8)
1.一种固态存储设备快速TRIM方法,其特征在于,包括以下步骤;
S1,判断主机当前是否有请求需要处理;若是,则进入S2,若不是,则进入S4;
S2,执行TRIM命令,将TRIM区间按TU划分,非TU对齐的部分更新映射表,其余部分转换为TRIM表中相应的比特;
S3,将更新的TRIM表和映射表写入NAND;
S4,扫描TRIM表,逐个对TU处理;当TU处理到一定数量时,将更新的TRIM表和映射表写入NAND;
所述S2具体包括以下步骤:
S21,执行TRIM命令,将TRIM区间按TU划分;
S22,判断是否获取一个待处理的TU;若是,则进入S23,若不是,则进入S3;
S23,判断TU是否完整;若是,则进入S25,若不是,则进入S24;
S24,根据TU更新映射表,并返回S22;
S25,将TU转换为TRIM表中相应的比特,并返回S22;
所述S3步骤之后还包括:
发送TRIM信息通知至主机;
将TRIM信息的标准化存储,将整个逻辑地址空间划分为固定大小的片段,简称为TU,每个片段用1个比特描述该片段的逻辑地址空间是否需要被TRIM,每个片段描述的逻辑地址空间大小可根据***RAM大小确定,在***RAM中保存整个位图信息,称此位图为TRIM表;TRIM表的存储方式和映射表存储方式相同,并与映射表一起存入映射块中;将TRIM命令转换为标准的TRIM表中的位图,既方便多个主机TRIM命令的合并,亦便于TRIM信息和映射表采用同样的格式存储处理,无需新增额外的处理逻辑。
2.根据权利要求1所述的一种固态存储设备快速TRIM方法,其特征在于,所述S4具体包括以下步骤:
S41,判断是否从TRIM表中获取一个TU;若是,则进入S42,若不是,则进入S45;
S42,根据TU更新映射表,将TU对应TRIM表中的比特设置为0;
S43,判断TU处理数量是否达到预设值;若是,则进入S44,若不是,则返回S1;
S44,将更新的TRIM表和映射表写入NAND;
S45,结束TRIM后台处理。
3.根据权利要求2所述的一种固态存储设备快速TRIM方法,其特征在于,所述S42具体包括以下步骤:
S421,根据TU更新映射表;
S422,清除TU对应TRIM表中的比特。
4.根据权利要求2所述的一种固态存储设备快速TRIM方法,其特征在于,所述S43中,TU处理数量的预设值为5-50个。
5.一种固态存储设备快速TRIM***,其特征在于,包括主机判断单元,执行划分单元,更新写入单元,以及扫描更新单元;
所述主机判断单元,用于判断主机当前是否有请求需要处理;
所述执行划分单元,用于执行TRIM命令,将TRIM区间按TU划分,非TU对齐的部分更新映射表,其余部分转换为TRIM表中相应的比特;
所述更新写入单元,用于将更新的TRIM表和映射表写入NAND;
所述扫描更新单元,用于扫描TRIM表,逐个对TU处理;当TU处理到一定数量时,将更新的TRIM表和映射表写入NAND。
6.根据权利要求5所述的一种固态存储设备快速TRIM***,其特征在于,所述执行划分单元包括执行模块,待处理判断模块,TU完整性判断模块,更新模块,以及转换模块;
所述执行模块,用于执行TRIM命令,将TRIM区间按TU划分;
所述待处理判断模块,用于判断是否获取一个待处理的TU;
所述TU完整性判断模块,用于判断TU是否完整;
所述更新模块,用于根据TU更新映射表;
所述转换模块,用于将TU转换为TRIM表中相应的比特。
7.根据权利要求5所述的一种固态存储设备快速TRIM***,其特征在于,所述扫描更新单元包括获取判断模块,更新清除模块,预设值判断模块,写入模块,以及处理模块;
所述获取判断模块,用于判断是否从TRIM表中获取一个TU;
所述更新清除模块,用于根据TU更新映射表,清除TU对应TRIM表中的比特;
所述预设值判断模块,用于判断TU处理数量是否达到预设值;
所述写入模块,用于将更新的TRIM表和映射表写入NAND;
所述处理模块,用于结束TRIM后台处理。
8.根据权利要求7所述的一种固态存储设备快速TRIM***,其特征在于,所述TU处理数量的预设值为5-50个。
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GR01 | Patent grant | ||
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