CN112486861B - 固态硬盘映射表数据查询方法、装置、计算机设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及固态硬盘映射表数据查询方法、装置、计算机设备及存储介质；其中，方法，包括：将逻辑页号转换为映射表数据页号；判断对应映射表数据页号的映射表数据是否加载；若是，则查询一级映射表，获取映射表数据所处的地址信息；根据地址信息中块序列号字段，查找块信息表，以得到块信息，继而得到完整的物理地址信息；读取物理地址信息，将对应物理地址信息的映射信息填入二级映射表存储区域；查询二级映射表存储区域，获取逻辑页号对应的物理页号。本发明通过新增一个极小的块数组，实现对映射表内物理地址的块字段进行压缩，实现对一级映射表的整体大小的压缩，为内存受限SSD的功能实现和性能提升提供支撑。
Description
技术领域
本发明涉及固态硬盘映射表数据查询技术领域，更具体地说是指固态硬盘映射表数据查询方法、装置、计算机设备及存储介质。
背景技术
未配备DRAM的SSD，在实现映射表管理时，通常做二级映射管理，其中一级映射表作为二级映射表的存储地址信息管理，常驻片内存储中，二级映射表记录了完整的逻辑数据到物理地址的映射关系，体积较大，存储在NAND Flash内，待需要时查询一级映射表，将对应二级映射表的数据段加载至片内存储中，实现映射记录的查询或更新。
一级映射表相比二级映射表体积小很多，但是对于无DRAM的SSD，依然会占用较多空间，当常驻片内存储时，会挤占可用的存储空间，间接影响SSD性能；因此，无法满足需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供固态硬盘映射表数据查询方法、装置、计算机设备及存储介质。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
固态硬盘映射表数据查询方法，包括以下步骤：
将逻辑页号转换为映射表数据页号；
判断对应映射表数据页号的映射表数据是否加载；
若是，则查询一级映射表，获取映射表数据所处的地址信息；
根据地址信息中块序列号字段，查找块信息表，以得到块信息，继而得到完整的物理地址信息；
读取物理地址信息，将对应物理地址信息的映射信息填入二级映射表存储区域；
查询二级映射表存储区域，获取逻辑页号对应的物理页号。
其进一步技术方案为：所述一级映射表为压缩后的一级映射表，所述一级映射表的压缩步骤包括：
将一级映射表中直接的块描述转换成块序列号，并增加块信息表；
将块序列号与块信息表相对应，以完成一级映射表的压缩。
其进一步技术方案为：所述步骤判断对应映射表数据页号的映射表数据是否加载中；若未加载，则执行步骤查询二级映射表存储区域，获取逻辑页号对应的物理页号。
其进一步技术方案为：所述逻辑页号的大小为4KB。
固态硬盘映射表数据查询装置，包括：转换单元，判断单元，第一查询获取单元，查找单元，读取填入单元，及第二查询获取单元；
所述转换单元，用于将逻辑页号转换为映射表数据页号；
所述判断单元，用于判断对应映射表数据页号的映射表数据是否加载；
所述第一查询获取单元，用于查询一级映射表，获取映射表数据所处的地址信息；
所述查找单元，用于根据地址信息中块序列号字段，查找块信息表，以得到块信息，继而得到完整的物理地址信息；
所述读取填入单元，用于读取物理地址信息，将对应物理地址信息的映射信息填入二级映射表存储区域；
所述第二查询获取单元，用于查询二级映射表存储区域，获取逻辑页号对应的物理页号。
其进一步技术方案为：所述一级映射表为压缩后的一级映射表，所述一级映射表的压缩包括：
将一级映射表中直接的块描述转换成块序列号，并增加块信息表；
将块序列号与块信息表相对应，以完成一级映射表的压缩。
其进一步技术方案为：所述判断单元中；若未加载，则执行查询二级映射表存储区域，获取逻辑页号对应的物理页号。
其进一步技术方案为：所述逻辑页号的大小为4KB。
一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器及处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述所述的固态硬盘映射表数据查询方法。
一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时可实现如上述所述的固态硬盘映射表数据查询方法。
本发明与现有技术相比的有益效果是：通过新增一个极小的块数组，实现对映射表内物理地址的块字段进行压缩，从而实现对一级映射表的整体大小的压缩，为内存受限SSD的功能实现和性能提升提供支撑，以达到提升固态硬盘性能的效果，能够更好地满足需求。
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
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有常规两级映射机制的应用示意图；
图2为现有常规一级映射表的应用示意图；
图3为本发明实施例提供的固态硬盘映射表数据查询方法的流程示意图；
图4为本发明实施例提供的一级映射表的压缩应用示意图；
图5为本发明实施例提供的固态硬盘映射表数据查询装置的示意性框图；
图6为本发明实施例提供的计算机设备的示意性框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
请参阅图1到图6所示的具体实施例，其中，请参阅图1至图2所示的现有常规技术，二级映射表用于记录用户逻辑地址到物理地址的映射信息记录，该表一般以每4KB用户逻辑数据为1个单位，记录对应的物理存储地址，物理地址描述常规用32bit表示，所以该表一般与盘容量相关，大致为1000:1，即如果是512GB的SSD，对应的二级映射表约为512MB，一级映射表来源于对二级映射表的管理需求，二级映射表本身较大，且会定期更新，更新部分需要离散记录到NAND flash中，所以，设计一级映射表对二级映射表进行管理，将二级映射表按固定大小进行分段，如以4KB为大小，512MB的二级表即被分割为128*1024个映射表分段，称每个分段为一个MPA，当二级映射表出现映射信息更新时，则定期将待更新的MPA写入NAND flash，一级映射表记录了每个MPA被写入到NAND flash中的地址信息，常规也是用32bit表示；同样按前述举例，512MB对应的一级映射表大小约为128*1024*4B＝512KB。
对于一些内存受限的SSD，二级映射表可以实现动态加载，当发生二级映射表查询需求时，将LPN按映射表管理单元转化为MPN，若对应MPN未加载，则查询一级映射表，得到该映射表数据单元存储的物理地址，按此物理地址从NAND flash中读取数据，并加载到相应的本地存储位置，此时该映射段为已加载状态，直接获取需求的LPN对应的PPN信息即可。上述管理实现中，一级映射表需要常驻内存，类似512KB大小的表占用空间过大，会影响功能实现或者性能优化。
其中，图1中的名词解释说明如下：
LPN:Logic Page Number，逻辑页号，用户数据映射单元，常见为4KB；
MPN：Map Page Number,映射表数据页号，映射表数据管理单元，常见为256B/512B/4KB/…
PPN：Physical Page Number,物理页号，NAND页地址；
其中，如图2所示，其中的block占用了10bit，并且对于32bit(4Byte)的单元整体大小，仍会有一定的5bit字段剩余，Block的10bit对应一个盘内所有可用block的地址，但实际使用过程中，单一时间内，用于存放二级映射表的block数量的受限的，比如，最多仅会有16个block用于存放二级映射表。
其中，图2中的名词解释说明如下：
RSV:预留字段；
CH：通道单元，物理地址单元之一；
CE：片选单元，物理地址单元之一；
LUN：逻辑单元，物理地址单元之一；
Block:NAND flash块号，物理单元之一；
Page:NAND flash页号，物理单元之一。
请参阅图3至图4所示，本发明公开了一种固态硬盘映射表数据查询方法，包括以下步骤：
S1，将逻辑页号转换为映射表数据页号；
其中，逻辑页号的大小为4KB。
S2，判断对应映射表数据页号的映射表数据是否加载；若未加载，则执行步骤S6，查询二级映射表存储区域，获取逻辑页号对应的物理页号。
S3，若是，则查询一级映射表，获取映射表数据所处的地址信息；
S4，根据地址信息中块序列号字段，查找块信息表，以得到块信息，继而得到完整的物理地址信息；
S5，读取物理地址信息，将对应物理地址信息的映射信息填入二级映射表存储区域；
S6，查询二级映射表存储区域，获取逻辑页号对应的物理页号。
其中，在本实施例中，所述一级映射表为压缩后的一级映射表，所述一级映射表的压缩步骤包括：
将一级映射表中直接的块描述转换成块序列号，并增加块信息表；
将块序列号与块信息表相对应，以完成一级映射表的压缩。
如图4所示，将原block的10bit字段压缩为4bit，描述0-15的序列号(blk_idx)，同时，新增一个包括16个单元的数组，每个单元记录一个block号，称之为块信息表，对应当前正在使用的用于存放二级映射表的block，一级映射表数据中的blk_idx字段即表示对应的blk所存放的数组序号，如此在查询的时候，通过一级映射表中的blk_idx得到blk所在的数组序号，然后再查询块信息表，得到blk即可，以此同时，移除冗余字段，则一级映射表的各单元大小可以压缩至21bit，按前述512GB盘为例，对应的一级映射表大小可以从原来的512KB降为336KB，缩小了约34％。
本发明实施例通过新增一个极小的块数组，实现对映射表内物理地址的块字段进行压缩，从而实现对一级映射表的整体大小的压缩，为内存受限SSD的功能实现和性能提升提供支撑，以达到提升固态硬盘性能的效果，能够更好地满足需求。
请参阅图5所示，本发明还公开了一种固态硬盘映射表数据查询装置，包括：转换单元10，判断单元20，第一查询获取单元30，查找单元40，读取填入单元50，及第二查询获取单元60；
所述转换单元10，用于将逻辑页号转换为映射表数据页号；
所述判断单元20，用于判断对应映射表数据页号的映射表数据是否加载；
所述第一查询获取单元30，用于查询一级映射表，获取映射表数据所处的地址信息；
所述查找单元40，用于根据地址信息中块序列号字段，查找块信息表，以得到块信息，继而得到完整的物理地址信息；
所述读取填入单元50，用于读取物理地址信息，将对应物理地址信息的映射信息填入二级映射表存储区域；
所述第二查询获取单元60，用于查询二级映射表存储区域，获取逻辑页号对应的物理页号。
其中，所述一级映射表为压缩后的一级映射表，所述一级映射表的压缩包括：
将一级映射表中直接的块描述转换成块序列号，并增加块信息表；
将块序列号与块信息表相对应，以完成一级映射表的压缩。
其中，所述判断单元20中；若未加载，则执行查询二级映射表存储区域，获取逻辑页号对应的物理页号。
其中，所述逻辑页号的大小为4KB。
需要说明的是，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，上述固态硬盘映射表数据查询装置和各单元的具体实现过程，可以参考前述方法实施例中的相应描述，为了描述的方便和简洁，在此不再赘述。
上述固态硬盘映射表数据查询装置可以实现为一种计算机程序的形式，该计算机程序可以在如图6所示的计算机设备上运行。
请参阅图6，图6是本申请实施例提供的一种计算机设备的示意性框图；该计算机设备500可以是终端，也可以是服务器，其中，终端可以是智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式电脑、个人数字助理和穿戴式设备等具有通信功能的电子设备。服务器可以是独立的服务器，也可以是多个服务器组成的服务器集群。
参阅图6，该计算机设备500包括通过***总线501连接的处理器502、存储器和网络接口505，其中，存储器可以包括非易失性存储介质503和内存储器504。
该非易失性存储介质503可存储操作***5031和计算机程序5032。该计算机程序5032包括程序指令，该程序指令被执行时，可使得处理器502执行一种固态硬盘映射表数据查询方法。
该处理器502用于提供计算和控制能力，以支撑整个计算机设备500的运行。
该内存储器504为非易失性存储介质503中的计算机程序5032的运行提供环境，该计算机程序5032被处理器502执行时，可使得处理器502执行一种固态硬盘映射表数据查询方法。
该网络接口505用于与其它设备进行网络通信。本领域技术人员可以理解，图6中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备500的限定，具体的计算机设备500可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
应当理解，在本申请实施例中，处理器502可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，该处理器502还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。其中，通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
本领域普通技术人员可以理解的是实现上述实施例的方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。该计算机程序包括程序指令，计算机程序可存储于一存储介质中，该存储介质为计算机可读存储介质。该程序指令被该计算机***中的至少一个处理器执行，以实现上述方法的实施例的流程步骤。
因此，本发明还提供一种存储介质。该存储介质可以为计算机可读存储介质。该存储介质存储有计算机程序，其中计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时可实现上述的固态硬盘映射表数据查询方法。
所述存储介质可以是U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的计算机可读存储介质。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的。例如，各个单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。
本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。本发明实施例装置中的单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。
该集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，终端，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
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.固态硬盘映射表数据查询方法，其特征在于，包括以下步骤：
将逻辑页号转换为映射表数据页号；
判断对应映射表数据页号的映射表数据是否加载；
若是，则查询一级映射表，获取映射表数据所处的地址信息；
根据地址信息中块序列号字段，查找块信息表，以得到块信息，继而得到完整的物理地址信息；
读取物理地址信息，将对应物理地址信息的映射信息填入二级映射表存储区域；
查询二级映射表存储区域，获取逻辑页号对应的物理页号；
所述一级映射表为压缩后的一级映射表，所述一级映射表的压缩步骤包括：
将一级映射表中直接的块描述转换成块序列号，并增加块信息表；
将块序列号与块信息表相对应，以完成一级映射表的压缩。
2.根据权利要求1所述的固态硬盘映射表数据查询方法，其特征在于，所述步骤判断对应映射表数据页号的映射表数据是否加载中；若未加载，则执行步骤查询二级映射表存储区域，获取逻辑页号对应的物理页号。
3.根据权利要求2所述的固态硬盘映射表数据查询方法，其特征在于，所述逻辑页号的大小为4KB。
4.固态硬盘映射表数据查询装置，其特征在于，包括：转换单元，判断单元，第一查询获取单元，查找单元，读取填入单元，及第二查询获取单元；
所述转换单元，用于将逻辑页号转换为映射表数据页号；
所述判断单元，用于判断对应映射表数据页号的映射表数据是否加载；
所述第一查询获取单元，用于查询一级映射表，获取映射表数据所处的地址信息；
所述查找单元，用于根据地址信息中块序列号字段，查找块信息表，以得到块信息，继而得到完整的物理地址信息；
所述读取填入单元，用于读取物理地址信息，将对应物理地址信息的映射信息填入二级映射表存储区域；
所述第二查询获取单元，用于查询二级映射表存储区域，获取逻辑页号对应的物理页号；
所述一级映射表为压缩后的一级映射表，所述一级映射表的压缩包括：
将一级映射表中直接的块描述转换成块序列号，并增加块信息表；
将块序列号与块信息表相对应，以完成一级映射表的压缩。
5.根据权利要求4所述的固态硬盘映射表数据查询装置，其特征在于，所述判断单元中；若未加载，则执行查询二级映射表存储区域，获取逻辑页号对应的物理页号。
6.根据权利要求5所述的固态硬盘映射表数据查询装置，其特征在于，所述逻辑页号的大小为4KB。
7.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器及处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-3中任一项所述的固态硬盘映射表数据查询方法。
8.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时可实现如权利要求1-3中任一项所述的固态硬盘映射表数据查询方法。
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