[发明专利]管理HMB内存的方法、装置、计算机设备及存储介质

说明书

本发明涉及一种管理HMB内存的方法、装置、计算机设备及存储介质，方法包括：获取完整映射表中待写入的映射单元，以得到该映射单元的属性信息；根据属性信息，筛选与该映射单元具有相同偏移量的管理单元，以得到初始集合；判断初始集合是否存在空闲的管理单元；若存在，则挑选出空闲的管理单元，以得到目标管理单元；若不存在，则获取Age值最大的管理单元作为目标管理单元；将映射单元的属性信息写入目标管理单元，以形成管理信息；根据管理信息将映射单元写入HMB中具有相同偏移量的分段内存空间。本发明通过将HMB切分成多个分段，对应存储相同偏移量的映射单元，大大增加HMB的热数据命中率，进而提高了HMB的使用率。

技术领域

本发明涉及SSD映射表管理领域，更具体地说是指一种管理HMB内存的方法、装置、计算机设备及存储介质。

背景技术

NVMe(Non Volatile Memory Express)协议定义了HMB(Host Memory Buffer，主机内存缓)功能，意思是支持NVMe协议的固态硬盘(SSD)可以使用主机特意分配给固态硬盘使用的主机内存(DRAM)，这样固态硬盘就不需要自己配备DRAM，能大大降低成本和功耗。

支持了HMB功能的固态硬盘主控能够获得一部分主机内存的使用权，主机内存的大小是主机和固态硬盘按照各自的能力磋商出来的，非固定。这里我们假设HMB大小为256MB，用于缓存临时映射表，对于1TG容量的固态硬盘来讲这部分内存只能缓存部分映射表，完整的映射表依然需要存储在闪存中，固态硬盘主控负责管理HMB中的临时映射表，固态硬盘固件负责管理闪存中的完整映射表。

当主机发起一个读命令时，主控首先根据管理信息判断各LBA的映射信息是否在HMB中，如果在，则通过PCIe总线将映射信息(数据)从HMB中读到SSD主控，主流的第三代PCIe总线能够提供1GB/s的总线带宽，传输4KB的数据只需要4us，速度相当快，如果映射信息不在HMB，则SSD主控只能从SSD的闪存中去读映射信息，读一个物理页的时间大概为80us，比较慢，之后还需要将该映射信息缓存到HMB中，因为它是Hot(频繁更新的数据)的。

现有的主控设计已经提出了一种管理HMB内存的方法，根据HMB大小将SSD中完整映射表分成n个部分(segment)，n＝完整映射表大小/HMB大小，主控的高速缓存(SRAM)为HMB中每个4KB内存分配管理信息，完整映射表中不同segment中offset相同的那些4KB映射单元竞争主控SRAM中偏移量为offset的管理单元以及HMB中偏移量为offset的4KB内存，以及实行新数据覆盖旧数据的竞争原则。如图1所示，该示例中n＝3，可以看出每个segment的大小等于HMB大小，我们为segment中每个4KB颗粒定义偏移量(offset)，该示例中最大offset为3(0～3)。

当有新的4KB映射单元需要存入HMB中，控制器将固件提供的4KB映射单元的segment_idx和offset_idx存入偏移量等于offset_idx的管理信息中，将4KB映射单元数据传输至HMB中偏移量为offset_idx的4KB主机内存，然后将valid位置为有效。

现有技术的管理HMB内存的方法为了追求极致的查询效率，让所有segment中相同offset的映射单元竞争一个主控中的管理单元(对应于一个HMB中的4KB内存空间)，这样很容易丢掉热数据。例如写入的五个热数据[segment0,offset0],[segment0,offset2],[segment1,offset0],[segment2,offset0],[segment1,offset2]，最终缓存在HMB中的只有[segment2,offset0]和[segment1,offset2]，另外三笔数据都丢掉了，HMB的使用率低，造成HMB的资源浪费。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种管理HMB内存的方法，包括以下步骤：