[发明专利]多核CPU的负载均衡方法、多核CPU及固态硬盘

说明书

技术领域

本发明涉及数据存储技术领域，特别是涉及一种多核CPU的负载均衡方法、多核CPU及固态硬盘。

背景技术

SSD(固态硬盘，Solid State Disk)是一种使用闪存作为存储介质的一类硬盘，其相对于传统硬盘，具有更高速度、更低功耗和更低噪音等优点。

由于固态硬盘所使用的闪存有擦写次数限制，一旦某一闪存块擦除/写入到达一定次数，就可能造成无法写入数据，或者数据损坏。为了避免这种情况发生，固态硬盘引入了FTL(闪存转换层，Flash translation layer)，FTL通过主机的LBA(逻辑块地址，Logic Block Address)映射为闪存的PBA(物理块地址，Physics Block Address)，对闪存的每个物理块进行管理，做到每个物理块的擦写次数均衡，延长了闪存的寿命，使得固态硬盘也有传统硬盘的使用寿命。FTL可以在主机端实现，也可以在设备端实现。

当在采用多核CPU的设备端实现FTL时，现有多核CPU的负载均衡方案通常根据功能将主机的读写请求分担到上述多核CPU上进行处理，比如有些CPU专门处理前端NVMe(非易失性存储总线，Non-Volatile Memory Express)协议功能的读写请求，有些CPU专门处理Nand flash功能的读写请求，有些CPU专门处理损耗均衡(Wear leveling)功能的读写请求，有些CPU专门处理页映射(Page mapping)功能的读写请求，等等。然而，在按照上述方案处理读写请求的过程中，CPU之间很有可能要进行数据共享，也即，在很多情况下需要在两个或两个以上CPU之间进行通讯，而CPU之间的通讯往往需要复杂的算法，这无疑增加了负载均衡代码的开发周期，降低了开发效率。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题是提供一种多核CPU的负载均衡方法、多核CPU及固态硬盘，能够简化软件设计，提高开发效率。

为了解决上述问题，本发明公开了一种多核CPU的负载均衡方法，所述多核CPU包括一个前端CPU和至少一个后端CPU，其中的每个后端CPU用于管理固态硬盘的闪存，且各后端CPU管理的闪存不同，所述方法包括：

前端CPU将来自主机的读写请求拆分为以逻辑块地址LBA为单位的子请求；

前端CPU依据后端CPU数量和每个闪存页所包含LBA的数量，得到所述子请求与对应后端CPU的映射关系；所述映射关系中每个子请求对应唯一的后端CPU；

前端CPU依据所述映射关系，将所述子请求发送至对应的后端CPU，由所述后端CPU在所管理的闪存中对所述子请求进行闪存转换层FTL处理。

优选的，所述每个子请求与对应后端CPU的映射关系中，同一读写请求的子请求在所述后端CPU中错开。

优选的，所述每个子请求与对应后端CPU的映射关系中，所述后端CPU对应的子请求数量为对应闪存页所包含LBA的数量的整数倍。

优选的，所述前端CPU依据后端CPU数量和每个闪存页所包含LBA的数量，得到所述子请求与对应后端CPU的映射关系的步骤，包括：

首先依据所述子请求的编号对所述后端CPU数量和每个闪存页所包含LBA的数量的乘积进行求余运算，然后依据求余运算结果对所述每个闪存页所包含LBA的数量进行取整运算，所述取整运算结果为所述子请求的编号对应后端CPU的编号。

优选的，所述方法还包括：

所述前端CPU接收来自所述后端CPU的子请求处理完毕的通知；

所述前端CPU在等待所述读写请求中所有子请求都处理完毕后，向所述主机发送读写请求处理完毕的通知。

另一方面，本发明还公开了一种多核CPU，包括一个前端CPU和至少一个后端CPU，其中的每个后端CPU用于管理固态硬盘的闪存，且各后端CPU管理的闪存不同，其中的前端CPU包括：

拆分模块，用于将来自主机的读写请求拆分为以逻辑块地址LBA为单位的子请求；

映射模块，用于依据后端CPU数量和每个闪存页所包含LBA的数量，得到所述子请求与对应后端CPU的映射关系；所述映射关系中每个子请求对应唯一的后端CPU；及

第一发送模块，用于依据所述映射关系，将所述子请求发送至对应的后端CPU，由所述后端CPU在所管理的闪存中对所述子请求进行闪存转换层FTL处理。

优选的，所述每个子请求与对应后端CPU的映射关系中，同一读写请求的子请求在所述后端CPU中错开。