[发明专利]一种固态硬盘RAID垃圾回收方法

说明书

技术领域

本发明涉及存储设备控制领域，特别涉及一种固态硬盘RAID垃圾回收方法。

背景技术

SSD(固态硬盘)已经被广泛应用于各种场合，随着NAND工艺的演进，数据损坏的概率越来越高。

为了提供可靠的用户数据存储模型，从底层到应用层，需要提供各种级别的保护策略：例如颗粒级别通过ECC,Read Retry来进行数据纠错；而到了TLC时代，仅靠该策略已经不能满足数据可靠性的需求。

在此场景下，通过条带间的数据互相保护机制，例如RAID,则成为该需求的主要解决方案。

引入RAID后，由于PAIRITY的管理，使得垃圾回收的效率被降低，导致系统写放大增加、稳态性能下降。

图1是典型的NAND组成图；DIE,可独立并发操作的单元；Block,可独立擦除的单元，其内各个物理位置的数据写入后在下一次写之前必须要将整个Block擦除；Page，读写单元，同一物理块内的Page必需按顺序编程:0->1->2->3…。

图2是一个RAID块群组成示意图，示例包括四个DIE,每一组Page组成一个条带。Parity固定在DIE 3,组成了3+1的RAID，一组Page组成的条带为RAID Stripe,而对应的一组Block为一个RAID块群组RAID Block Group。

图3是RAID块群组运行时刻的某一状态示例图：DIE 0的Block对应数据基本都是垃圾Garbage,而其他三个DIE对应的都是有效数据。当DIE 0的空闲块Free Block比较少时，需要触发垃圾回收。此时因为RAID Block Group的绑定关系，需要把该Group内4个Block所有有效数据都写入到新的位置，从而释放DIE 0的Block。如果仅仅回收DIE 0的Block则该RAID Block Group所有的条带都不完整，无法继续保障RAID的可靠性。

此时因为RAID Block Group的RAID保护保持的要求，导致了RAID Block Group需要同时回收，进而导致有效数据的重复写入，进而增加了写放大，降低了SSD性能以及寿命。

发明内容

针对以上缺陷，本发明目的是如何降低由于引入RAID后垃圾回收GC引起的写放大,导致垃圾回收GC效率下降的问题。

为了解决以上问题本发明提出了一种固态硬盘RAID垃圾回收方法，其特征在于增加RAID块群组重组操作，具体为将2或2个以上的RAID块群组中不存在或存在较少垃圾数据的块抽出重新组成新的RAID块群组，并重新计算Parity；将存在较多垃圾数据的块进行垃圾回收后重新组成新的RAID块群组，并重新计算Parity。

所述的固态硬盘RAID垃圾回收方法，其特征在于增加维护一个RAID块群组数据状态表，记录了各个RAID块群组中各个块存在的垃圾数据页信息，当某个RAID块群组的垃圾数据页数量超过预先预定的阀值则触发RAID块群组重组操作。

本发明提出一种RAID使能后的SSD内部垃圾回收算法，可以在保障Parity保护的同时，保持最优的垃圾回收策略，消除了RAID Block绑定一起回收导致的GC效率下降的问题。

附图说明

图1是典型的NAND组成图；

图2是一个RAID块群组成示意图；

图3是RAID块群组运行时刻的某一状态示例图；

图4是两个待重组的RAID Block Group示例；

图5是Parity重组示意图。

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，所描述的实施例仅仅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作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。

通过引入新的Parity重组的方式，可以有效降低写放大，并且保持RAID保护策略的有效性。图4是两个待重组的RAID Block Group示例；RAID Block Group X中DIE 0/2对应的Block中Garbage居多，RAID Block Group Y中的DIE 1对应的Block中Garbage居多。