一种软件定义的固态盘融合存储方法

摘要

本发明公开了一种软件定义的固态盘融合存储方法，在主机端增加主机端融合存储层HFSL（Host Fusion Storage Layer），直接获取固态盘的物理块特性以及使用过程中的统计信息，结合上层数据访问特点进行固态盘的复杂IO调度及管理，以及分配粒度可变的地址映射方法实现固态盘持久化的高性能。本发明在主机端实现对NAND FLASH的性能优化以及PCM与NAND FLASH融合的存储管理，利用PCM优秀的性能弥补NAND FLASH的性能缺点，可提高固态盘读写性能以及使用寿命。

主权项

一种软件定义的固态盘融合存储方法，其中，在基于NAND FLASH的固态盘中融合相变存储器(PCM)，并在主机端驱动与文件系统之间实现了一层融合存储中间层(HFSL)，其能获取PCM与NAND FLASH的物理特性及数据分布信息，并且针对PCM与NAND FLASH融合存储的物理特性，在融合存储中间层中实现地址映射、IO调度策略、垃圾回收，磨损均衡，所述方法包括以下步骤：(1)开机时从固态盘PCM固定区域读取PCM地址映射表和FLASH地址映射表到主机内存中，同时在主机内存中开辟一段固态盘的缓存区，当主机有访问固态盘的请求Q(lsn,size,op,data)时，首先获取Q.lsn和Q.size，根据Q.lsn以及Q.size判断请求Q访问的数据是否在缓存区中，其中，lsn是逻辑地址，size是请求大小，op是读写标志，data是数据在主机内存中的地址，即主机端的数据目的地址或源地址，如果命中，对于读请求，把数据从缓存区中拷贝到data地址，对于写请求，把data地址数据拷贝到缓存区中，转入步骤(8)；如果没命中，对于读请求，转入步骤(2)，对于写请求，如果缓存区没有满，直接把data地址处的数据拷贝到缓存区中，转入步骤(8)，否则进行缓存区替换更新操作，转入步骤(3)；(2)获取读请求的Q.lsn和Q.size，查找PCM与FLASH地址映射表进行地址转换，转入步骤(6)，其中，对于访问PCM的读请求，产生以PCM最优写粒度大小为单位的读操作请求序列；对于访问FLASH的读请求，产生以FLASH物理页大小的读操作请求序列；(3)设从缓存区中替换出来的请求为q，判断q.size的大小，如果q.size<NAND PAGE SIZE，转入步骤(4)，否则转入步骤(5)；(4)根据请求q.lsn的访问次数和访问时间，判断q.lsn访问数据的冷热性：如果是热数据，给q.lsn分配PCM磨损次数较少的物理地址；否则给q.lsn分配PCM磨损次数较多的物理地址；产生以PCM最优写粒度大小为单位的写请求序列，并转入步骤(6)；(5)根据请求q.lsn的访问次数和访问时间，判断q.lsn访问数据的冷热性：如果是热数据，给q.lsn分配FLASH磨损次数较少的物理地址；否则给q.lsn分配FLASH磨损次数较多的物理地址；产生以FLASH页大小单位的写请求序列，并转入步骤(6)；(6)获取(2)、(4)、(5)中产生的请求序列，根据请求中的物理地址将所述请求序列分别添加到固态盘对应通道上的循环请求队列尾，当定时器到来时，把当前通道上的请求发送给固态盘处理；(7)检测是否有完成中断，如果检测到中断，表示请求已经处理完成，转入步骤(8)；(8)返回完成给请求Q。