[发明专利]固态硬盘磨损均衡方法、装置及计算机可读存储介质

说明书

本申请公开了一种固态硬盘磨损均衡方法、装置及计算机可读存储介质。其中，方法包括构建多个以数据块擦除次数区分优先级的空闲块链表和脏块链表，将各数据块按照擦除次数、块类型、擦除次数允许范围分类至相应表；若存在满足磨损均衡条件的空闲块链表，为擦除次数最低的数据块对应的区块设置重置标签；若在规定时间内未收到主机的区块重置指令，则将各脏块链表中擦除次数最低的数据块作为源数据块，将各空闲块链表中擦除次数最高的数据块作为目的数据块进行数据搬移；当接收到申请数据块请求，从擦除次数最低的空闲块链表中选择数据块，从而实现了基于ZNS协议的固态硬盘磨损均衡，有利于保证固态硬盘中各数据块的磨损均衡，有效延长固态硬盘寿命。

技术领域

本申请涉及磨损均衡技术领域，特别是涉及一种固态硬盘磨损均衡方法、装置及计算机可读存储介质。

背景技术

随着云计算、互联网技术的快速发展，日常工作生活中时时刻刻都会产生海量数据需要存储，数据存储技术得到相应的发展以满足爆炸式增长数据的现实存储需求。SSD(Solid State Drives，固态硬盘)为用固态电子存储芯片阵列制成的硬盘，由控制单元和固态存储单元组成。由于其稳定的性能，例如读写速度快、能耗较低，有效地克服了机械硬盘诸多缺点，而被广泛采用。

固态硬盘的存储单元中包括多个数据块(Block)，数据块为固态硬盘的最小擦除单位。由于固态硬盘没有重写机制，在一个数据块写满数据后，需要擦除该数据块上的数据才可写入新的数据，而每个数据块的擦除次数有限，固态硬盘的寿命取决与最小寿命的数据块，为了延长固态硬盘的寿命，各数据块的擦除操作应进行磨损均衡以保证各数据块的擦除次数相同。

主机端和固态硬盘可基于ZNS(Zoned Namespace，区块命名空间)协议进行协同。在固态硬盘的使用过程中，主机端负责垃圾回收以提升固态硬盘的空间利用率，相应的，固态硬盘会因为磨损均衡而导致的数据搬移，而在数据搬移过程中，所有的数据均是有效数据，均需要进行搬移处理。垃圾回收是指将几个写满数据的物理数据块中的有效页中搬移到新的空闲物理数据块中，然后再把这几个源数据块进行擦除，从而提高固态硬盘的空间利用率。垃圾回收过程既要考虑空间回收率，保证固态硬盘能源源不断的快速提供空闲块，又要兼顾磨损次数，即全盘的磨损均衡和单个数据块的磨损次数，从而保证固态硬盘的使用寿命。

而相关技术在基于ZNS协议实现磨损均衡的过程中，当zoneopen(打开区块)申请新的物理块时，不一定会向其提供擦除次数较低的物理块，导致各数据块磨损不均衡。

鉴于此，如何基于ZNS协议实现固态硬盘磨损均衡是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种固态硬盘磨损均衡方法、装置及计算机可读存储介质，实现了基于ZNS协议的固态硬盘磨损均衡，有效延长固态硬盘寿命。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：

本发明实施例一方面提供了一种固态硬盘磨损均衡方法，包括：

预先构建多个以数据块擦除次数区分优先级并用于存储数据块的空闲块链表和脏块链表，且将各数据块基于擦除次数与擦除均值差、块类型、各表对应的擦除次数允许范围分类至空闲块链表或脏块链表；

当检测到存在满足磨损均衡条件的空闲块链表，则为擦除次数最低的数据块对应的区块设置重置标签；若在预设时间阈值内未收到主机端下发的区块重置指令，则将各脏块链表中擦除次数最低的数据块作为源数据块，将各空闲块链表中擦除次数最高的数据块作为目的数据块进行数据搬移；

当接收到申请数据块请求，从擦除次数最低的空闲块链表中选择数据块；

其中，同一个空闲块链表或脏块链表中的数据块的擦除次数位于相同的擦除次数允许范围内且表个数基于预先设置的磨损阈值和所述擦除均值来确定；所述块类型为空闲块和脏数据块。