[发明专利]一种提高ZNS-SSD写性能的缓存移除方法

说明书

本发明属于计算机存储技术领域，具体涉及一种提高ZNS‑SSD写性能的缓存移除方法，包括：根据ZNS‑SSD的分区数量，在板载DRAM中建立分区队列；根据访问的逻辑地址，确定请求即将访问的分区，并将该请求放入对应的分区队列中；如果板载DRAM被请求数据占满，执行闪存芯片工作状态感知的缓存移除策略，选择需要移除的请求数据；根据闪存芯片并行性感知的缓存移除策略，确定需要移除的请求数据的数量；执行板载DRAM的数据移除操作。本发明采用闪存芯片工作状态感知、闪存芯片间并行性感知的数据移除策略，加快数据移除过程，缩短应用程序被阻塞的时间，从而保持ZNS‑SSD高效的写性能。

技术领域

本发明属于计算机存储技术领域，具体涉及一种提高ZNS-SSD写性能的缓存移除方法。

背景技术

目前，ZNS-SSD内部通常配备高性能的动态随机存取存储器(DRAM)，作为板载DRAM，以提高ZNS-SSD的整体读写性能。板载DRAM主要缓存两个部分的数据，包括ZNS-SSD的分区映射信息和I/O请求数据。对于I/O请求数据的缓存，其目的在于平衡上层应用和ZNS-SSD内部闪存芯片之间的速度差异。通常，对于待写入ZNS-SSD的数据，上层应用仅将其传输至ZNS-SSD的板载DRAM，即认为本次数据写入完成，而无需等到数据实际写入闪存芯片中，而从缩短I/O请求的响应时间。

当ZNS-SSD的板载DRAM空间被占满之后，上层应用将会被阻塞，必须等到板载DRAM中的数据被移除到闪存芯片之后，才能将新数据放入板载DRAM中。通常，为了缩短上层应用被阻塞的时间，ZNS-SSD固件会选取部分数据，将其移除板载DRAM，并将这部分数据写回到闪存芯片中，从而腾出空间继续缓存数据。

然而，在数据被写入闪存芯片的过程中，往往会遇到芯片被占用的情况，延长数据写入时间，或者，写入的数据无法完全占用所有闪存芯片，导致部分芯片处于空闲状态，难以发挥闪存芯片间的并行性；此外，ZNS-SSD配备ZNS接口，在数据写入闪存芯片的过程中还需要考虑单个分区顺序写入的特性，这为数据移除板载DRAM提供了新的约束。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种提高ZNS-SSD写性能的缓存移除方法，包括：

S1：根据ZNS-SSD的分区数量，在板载DRAM中建立相应数量的分区队列；

S2：每当I/O请求到来时，根据其访问的逻辑地址，确定即将访问的分区，并将该I/O请求放入对应的分区队列中；

S3：如果板载DRAM被I/O请求数据占满，执行闪存芯片工作状态感知的缓存移除策略，选择需要移除的I/O请求数据；

S4：根据闪存芯片并行性感知的缓存移除策略，确定需要移除的I/O请求数据的数量；

S5：根据确定出的需要移除的I/O请求数据和需要移除的I/O请求数据的数量，执行板载DRAM的数据移除操作。

优选的，执行闪存芯片工作状态感知的缓存移除策略，选择需要移除的I/O请求数据，具体包括：

依次遍历每个分区队列，如果该分区队列对应的闪存芯片处于空闲状态，则该分区队列的I/O请求数据将被写回到闪存芯片中；相反，如果该分区队列对应的闪存芯片处于忙状态，则该分区队列的I/O请求数据将被跳过，暂时无法写回到闪存芯片中，得到暂时无法写回到闪存芯片中的I/O请求数据为需要移除的I/O请求数据。

优选的，根据闪存芯片并行性感知的缓存移除策略，确定需要移除的I/O请求数据的数量，包括：

当板载DRAM空间被占满之后，利用闪存芯片间的并行性，根据每次写回的I/O请求数据尽可能的占用所有闪存芯片的方式将板载DRAM空间被占满的I/O请求数据写回闪存芯片，得到需要移除的I/O请求数据的数量。

进一步的，所述闪存芯片间的并行性：同时向多个芯片写入I/O请求数据。