[发明专利]一种降低SSD写放大的方法

说明书

本发明公开了一种降低SSD写放大的方法,其特征在于主机按照NVMe协议标准向SSD控制器下发命令,每个主机的任务对应到同一个连续流stream,主机在发起steam前先将该任务的起始LBA和终止LBA通知SSD控制器,SSD控制器根据起始LBA和终止LBA预先分配单独的1个或多个块用于连续存储该任务的数据；SSD控制器接收到主机命令后根据stream信息将相同的stream对应的任务数据存储到预先分配的区域。利用NVMe协议1.3中stream功能，革新了数据写入block的方式，的确减少了垃圾回收频率，达到了降低写放大目的。

技术领域

本发明涉及存储技术领域，尤其涉及一种降低SSD写放大的方法。

背景技术

NVMe搭配Nand Flash存储介质的固态硬盘借助于它的高性能和低功耗优势正渐渐应用于企业级数据密集型业务。

企业级业务往往是多任务并发执行，每个任务又会切割成多个命令发往固态硬盘(SSD)，由于是并发执行任务，那么任务间的命令会夹杂在一起发往SSD。

图1是常规主机下发命令和执行示意图，目前SSD按照主机写命令的下发顺序，依次写入到Nand Flash的block(数据擦除的最小单元)中，即SSD的某个block中可能存储着多个任务对应的数据，随着主机对部分任务(数据)的复写，导致大多block中只有部分有效数据，由于Nand Flash本身的特性，需要启动SSD内部的垃圾回收(garbage collection)机制来释放block，即腾出空间存储后续的主机数据。

图2是主机复写任务的处理示意图，由于是数据密集型的企业级业务，主机复写某个任务(对应数据)的场景是经常发生的，当主机复写图1中的任务1后，在闪存中任务1的旧数据被无效掉，新数据写入到新的物理页中，则block1中产生了两个无效物理页，block2中产生一个无效物理页，Nand Flash闪存的特性为block必须擦除后才能存储新数据，那么为了腾出无效物理页所占的空间，必须将block1中有效的物理页搬移到新的block后，再擦除block1，这就是垃圾回收机制。但是频繁的垃圾回收有以下影响：

1、增加了写放大(write amplification)，因为同一笔主机数据被多次写入到Nand Flash。

2、垃圾回收期间降低了SSD的读写性能。

3、擦除次数过多，缩短了SSD寿命。

发明内容

针对以上缺陷，本发明目的在于如何降低SSD写放大。

为了实现上述目的，本发明提供了一种降低SSD写放大的方法,其特征在于主机按照NVMe协议标准向SSD控制器下发命令,每个主机的任务对应到同一个连续流stream,主机在发起steam前先将该任务的起始LBA和终止LBA通知SSD控制器,SSD控制器根据起始LBA和终止LBA预先分配单独的1个或多个块用于连续存储该任务的数据；SSD控制器接收到主机命令后根据stream信息将相同的stream对应的任务数据存储到预先分配的区域。

所述的降低SSD写放大的方法,其特征在于主机发送某个stream的数据时，直接删除预先分配给该stream对应的1个或多个块。

所述的降低SSD写放大的方法,其特征在于SSD控制器上设有stream信息登记表，用于记录所有的stream标识、该stream对应的起始LBA和终止LBA、和分配的物理块的地址。

本发明利用NVMe协议1.3中stream功能，革新了数据写入block的方式，的确减少了垃圾回收频率，达到了降低写放大目的。

附图说明

图1是常规主机下发命令和执行示意图；

图2是主机复写任务的处理示意图；