[发明专利]基于固态硬盘的数据存储快照实现方法及固态硬盘

说明书

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种基于固态硬盘的数据存储快照实现方法及固态硬盘。

背景技术

固态硬盘(Solid State Drive简称SSD)是由控制单元和存储单元(FLASH芯片)组成，简单的说就是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，固态硬盘的接口规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的相同，在产品外形和尺寸上也与普通硬盘一致。其芯片的工作温度范围很宽(-40～85℃)，目前广泛应用于军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空、导航设备等领域。固态硬盘特有的读写特性，导致主机系统在对其进行读写时，固态硬盘控制器的软件需要对这些读写操作做特殊处理，从而引入了垃圾回收(Garbage Collection：GC)、磨损平衡(Wear Leveling：WL)、写放大系数(Write Amplifier：WA)概念。GC是指SSD中对Page中的数据已经失效的这些Page的处理方法。WL是指SSD中为了延长其使用寿命，将SSD中各个Page、Block的擦写次数都维持在同一个基准点方法。固态硬盘的控制器中运行的软件有一个重要的功能模块：将主机系统读写硬盘时的逻辑地址转换成固态硬盘上NAND Flash的物理地址。这个模块一般称之为Flash转换层(Flash Translation Layer：FTL)。这个模块主要维护着一个从逻辑磁盘地址到物理磁盘地址的转换映射关系数据，称之为L2P表。在SSD的某一个运行时刻，会有且只有一份L2P表是有效的。这个映射关系表之间决定了主机系统能够访问固态硬盘的数据空间，不在这个映射关系表中的固态硬盘物理磁盘空间对主机是透明的。

SNIA(Storage Networking Industry Association)对快照(Snapshot)的定义是：关于指定数据集合的在某个时间点的一个完全可用拷贝，该拷贝包括相应数据在某个时间点(拷贝开始的时间点)的映像。快照可以是其所表示的数据的一个副本，也可以是数据的一个复制。快照的作用主要是能够进行在线数据备份与恢复。但目前的存储快照技术主要应用于网络存储系统，鲜有在SSD中使用快照技术的，在少有的SSD上使用快照技术的应用中，参见图1所示的实施例，将固态硬盘上的磁盘空间区分为数据区域101和快照区域102，在创建快照时，需要把区域101的快照元数据搬移到区域102；在删除快照时需要把区域102的元数据删除；在恢复快照时，需要把区域102的元数据搬移到区域中101。在这种处理过程中，会涉及到快照元数据的大量读写操作，一方面会对固态硬盘的读写性能造成负面影响，另一方面受限于固态硬盘的读写特性，这种快照数据的处理方式会导致固态硬盘的写放大系数扩大，减少固态硬盘的使用寿命。因此机械硬盘上传统的快照处理方式，直接应用到固态硬盘上的缺点非常大。也没有考虑到SSD固有的一些特性，导致传统的快照实现技术在SSD上存在很大的局限，比如创建快照时会造成SSD大量额外的读写开销、会扩大写放大系数、减少SSD的使用寿命等。

综上可知，现有的固态硬盘的快照处理方法，在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于固态硬盘的数据存储快照实现方法及固态硬盘，其可以提高快照的操作速度，优化固态硬盘快照数据的读写性能。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于固态硬盘的数据存储快照实现方法，所述方法包括如下步骤：

创建至少一快照空间；

接收创建快照的指令，将所述固态硬盘正在使用的逻辑磁盘地址空间到物理磁盘地址空间的映射表保存至所述快照空间；

将所述映射表中所有对应的物理页地址标记为数据有效。

根据本发明的基于固态硬盘的数据存储快照实现方法，所述将所述映射表中所有对应的物理页地址标记为数据有效步骤之后进一步包括：

将所述映射表中所有对应的物理页地址与所述固态硬盘上已经存在的所有快照数据中的有效物理页地址合并后，更新所述固态硬盘上的有效物理页地址信息。

根据本发明的基于固态硬盘的数据存储快照实现方法，所述创建至少一快照空间步骤包括：

生成与所述快照空间对应的操作密码。

根据本发明的基于固态硬盘的数据存储快照实现方法，所述方法还包括：

根据当前所述物理磁盘有效页信息进行垃圾回收和磨损平衡处理。

根据本发明的基于固态硬盘的数据存储快照实现方法，所述方法还包括：