[发明专利]兼容NVMe固态硬盘的智能垃圾回收方法及设备

说明书

本发明公开了一种兼容NVMe固态硬盘的智能垃圾回收方法及设备，涉及存储技术领域，所述方法包括：在SSD中，确定出待回收块，其中，待回收块中包含有效页和无效页；确定所述SSD内包含的物理块中最大的擦除次数及最小的擦除次数，并获取待回收块的有效页数量，及擦除次数，根据SSD内包含的物理块中最大的擦除次数、最小的擦除次数、待回收块的有效页数量及擦除次数计算待回收块的回收因子；根据待回收块的回收因子，在待回收块中确定出目标回收块；将目标回收块内有效页的数据迁移至SSD的其他空闲块内。本申请用以减小写放大，提高SSD的性能。

技术领域

本发明涉及存储技术领域，具体涉及一种兼容NVMe固态硬盘的智能垃圾回收方法及设备。

背景技术

基于闪存的固态硬盘(Solid-State Drive,SSD)因其性能高、功耗低、抗震性好等诸多优点获得广泛的应用。在SSD中，由于NAND闪存的固有限制，数据的写操作只能发生在可用页上。而已经存在的数据无法进行直接更改，只能先垃圾回收(擦除)，使其状态变成可用，然后才能进行写入操作。

通常SSD主要由SSD控制器和闪存芯片构成。SSD中的SSD控制器控制多个通道(Channel)，每个通道上挂载多颗闪存芯片(Chip)。而闪存芯片由多个晶圆(Die)组成，每个晶圆又由多个分组(Plane)组成，每个分组包含多个物理块(Block)。物理块是芯片擦除的基本单位，每个块包含多个页(Page)，页是芯片读写的基本单位。为保证SSD的正常使用，需要对无效页进行垃圾回收(Garbage Collection，GC)操作，即将选的的目标块进行擦除以供用户再次使用。由于闪存芯片的读写操作以页为单位进行，而擦除操作以块为单位进行，即为，闪存芯片的读写粒度与擦除粒度不同，在垃圾回收中，在擦除一个目标块之前，首先需要迁移其内的有效数据页到其他块中。也就造成了额外的写入，即为向SSD闪存写入的数据量比实际用户写入至SSD闪存的数据量多，就是写放大。

为了降低写放大，在现有技术中，通常采用贪婪算法选择GC的目标块。在贪婪算法选择GC目标块的流程中，当触发GC后获取所有block中有效页和无效页的比例，选择无效页最多的block为目标块，将目标块中有效数据进行迁移并擦除对应的块实现块回收。这种方式没有考虑回收块的擦除次数，容易导致某些物理块过早的擦穿，降低了SSD的性能。

发明内容

本发明提供一种兼容NVMe固态硬盘的智能垃圾回收方法及设备，用以减小写放大，提高SSD的性能。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明实施例提供了一种兼容NVMe固态硬盘的智能垃圾回收方法，包括：

在非易失性存储器标准固态硬盘SSD中，确定出待回收块，其中，所述待回收块是其内没有空白页的物理块，所述待回收块中包含有效页和无效页；

确定所述SSD内包含的物理块中最大的擦除次数及最小的擦除次数，并获取所述待回收块的有效页数量，及擦除次数，根据所述SSD内包含的物理块中最大的擦除次数、最小的擦除次数、待回收块的有效页数量及擦除次数计算待回收块的回收因子；

根据所述待回收块的回收因子，在所述待回收块中确定出目标回收块；

将所述目标回收块内有效页的数据迁移至SSD的其他空闲块内；所述SSD的其他空闲块是指SSD内除所述待回收块之外的有空闲页的物理块。

可选地，所述根据所述SSD内包含的物理块中最大的擦除次数、最小的擦除次数、待回收块的有效页数量及擦除次数计算待回收块的回收因子包括：

根据SSD中包含的物理块中最大的擦除次数、最小的擦除次数、待回收块的有效页数量及擦除次数，通过公式计算待回收块的回收因子；