固態硬盤存儲設備和固態硬盤存儲設備的數據存取方法技術

本發明專利技術實施例提供了一種管理SSD存儲設備和SSD存儲設備的數據存儲方法，以解決現有技術中SDD中數據管理的復雜度包，NandFlash物理塊內NandFlash物理頁的使用壽命不一致的問題。本發明專利技術實施例通過將SSD存儲設備的每個存儲單元中的用戶數據區、一級元數據和ECC碼的長度設為固定值，使得存儲單元中存儲的數據格式固定，并且ECC碼也能夠按照固定的碼率保證用戶數據區的數據與一級元數據的一致性，保證用戶數據區中的數據與一級元數據的正確和完整性，簡化了數據管理，降低了ECC硬件邏輯的復雜度；同時，由于ECC碼率一致，也保證了每個存儲單元，的壽命一致性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及信息
，特別涉及一種固態硬盤存儲設備和固態硬盤存儲設備的數據存取方法。
技術介紹
隨著信息化技術的大規模發展，固態硬盤(SSD，Solid-StateDisk)應運而生。使用Flash介質的SSD具有高性能與低功耗的特性，可以極大的降低存儲系統的時延，并且由于SSD不需要機械結構，可靠性會更高。作為SSD存儲介質的NandFlash，其擦寫次數具有一定的壽命限制，這成為影響SSD壽命與性能的關鍵因素。在NandFlash中，數據是以NandFlash物理塊和NandFlash物理頁的形式組織的，一個NandFlash物理塊由若干NandFlash物理頁組成。一個NandFlash物理塊是執行擦除操作的最小單元，一個NandFlash物理頁是執行寫入/讀取操作的最小單元。NandFlash物理頁在寫入一次數據后，必須經過對該NandFlash物理頁所在的NandFlash物理塊執行擦除操作后，該NandFlash物理頁才能再次寫入數據。一個NandFlash物理頁由若干存儲單元構成，數據在NandFlash的存儲單元中是以浮柵中的電荷形式存儲的。對存儲單元的擦寫會降低浮柵與溝道間絕緣層的絕緣性能。超過一定擦寫次數后，電子便無法在浮柵中保持足夠的時間，存儲的數據便會產生大量的比特錯誤。如果超過了SSD控制器的錯誤糾正能力，那么對應的NandFlash物理頁/物理塊便認為已經損壞。減少實際寫入NandFlash介質的數據量是提高SSD壽命的關鍵因素。實際應用中，寫入SSD的數據具有空間上的相關性。人們提出了將數據在寫入NandFlash前先進行壓縮的方法，來減少實際寫入的數據量，但現有技術需要SSD控制器的錯誤檢查和糾正(ECC，ErrorCheckingandCorrecting)邏輯支持多種碼率，使得ECC邏輯實現的復雜度高，造成軟件管理算法的復雜化，并且還使NandFlash一個物理塊內的不同物理頁的使用壽命不均衡。
技術實現思路
本專利技術實施例提供一種管理SSD存儲設備和SSD存儲設備的數據存儲方法，以降低現有技術中SDD中數據管理的復雜度，并使得NandFlash物理塊內NandFlash物理頁的使用壽命一致。在第一方面，本專利技術實施例提供了一種固態硬盤SSD存儲設備，所述SSD存儲設備包括至少一個存儲單元，所述存儲單元是所述SSD存儲設備中進行寫入或讀取操作的最小單元，所述存儲單元包括用戶數據區、一級元數據、以及錯誤檢查和糾正ECC碼；所述用戶數據區、一級元數據和ECC碼的長度均為固定值；所述用戶數據區包含二個以上長度相同的分區，每個分區用于存儲壓縮后的數據；存儲單元中的一級元數據記錄所述用戶數據區中存儲的數據的壓縮標志，以及所述用戶數據區中每個數據壓縮后所占用的分區個數；所述ECC碼用于保證所述存儲單元中數據的一致性。在第一方面的第一種可能的實現方式中，結合第一方面，每個所述存儲單元中的用戶數據區的分區個數相同。在第一方面的第二種可能的實現方式中，結合第一方面和第一方面的第一種可能的實現方式，所述SSD存儲設備還包括二級元數據生成單元；所述二級元數據生成單元，用于生成待存儲數據的二級元數據，所述二級元數據是包括壓縮后的所述待存儲數據的長度和壓縮后的所述待存儲數據的邏輯塊地址LBA。在第一方面的第三種可能的實現方式中，結合第一方面的第二種可能的實現方式，所述SSD存儲設備還包括填充單元，用于在所述二級元數據的長度與壓縮后的所述待存儲數據的長度之和不是一個所述分區長度的整數倍時，添加填充數據，使得所述二級元數據，壓縮后的所述待存儲數據，以及所述填充數據的長度之和是一個所述分區長度的最小整數倍。在第一方面的第四種可能的實現方式中，結合第一方面的第二種可能的實現方式或第一方面的第三種可能的實現方式，所述二級元數據生成單元將生成的所述二級元數據添加在所述壓縮后的所述待存儲數據之前。在第一方面的第五種可能的實現方式中，結合第一方面的第二種可能的實現方式，所述SSD存儲設備還包括緩存處理單元，用于將所述二級元數據和壓縮后的所述待存儲數據寫入所述SSD存儲設備的緩存中。在第一方面的第六種可能的實現方式中，結合第一方面的第三種可能的實現方式，將所述填充單元填充數據后的所述二級元數據，壓縮后的所述待存儲數據，以及所述填充數據寫入所述SSD存儲設備的緩存中。在第一方面的第七種可能的實現方式中，結合第一方面的第五種可能的實現方式或第一方面的第六種可能的實現方式，所述SSD存儲設備還包括數據寫入單元；所述數據寫入單元，用于將所述緩存中的長度等于一個所述用戶數據區的一個或一個以上的緩存數據寫入所述SSD存儲設備的一個存儲單元中；所述緩存數據包括所述二級元數據和壓縮后的所述待存儲數據，或所述緩存數據包括所述二級元數據，壓縮后的所述待存儲數據和所述填充數據。在第一方面的第八種可能的實現方式中，結合第一方面、第一方面的第一種可能的實現方式，第一方面的第三種可能的實現方式，第一方面的第五種可能的實現方式或第一方面的第六種可能的實現方式中，所述一級元數據還包括所述待存儲數據的邏輯地址到物理地址的映射信息，和所述待存儲數據寫入所述存儲單元時的時間信息。在第一方面的第九種可能的實現方式中，結合第一方面的第七種可能的實現方式，所述SSD存儲設備還包括數據恢復單元；所述數據恢復單元，用于根據數據讀取請求中包括的待讀取數據的LBA，讀取所述LBA對應的存儲單元中的用戶數據區、一級元數據和ECC碼；并根據所述一級元數據獲取所述用戶數據區中壓縮數據的個數，獲取對應的壓縮數據和二級元數據，比較所述二級元數據中的LBA與所述數據讀取請求中的LBA是否一致，在一致時將獲取的對應的壓縮數據發送至解壓縮引擎進行解壓。在第二方面，本專利技術實施例還提供了一種固態硬盤SSD存儲設備的數據存取方法，所述SSD存儲設備包括至少一個存儲單元，所述存儲單元是所述SSD存儲設備中進行寫入或讀取操作的最小單元，其特征在于：接收待存儲的數據并對所述待存儲數據進行壓縮；在壓縮后的數據小于預設的閾值時，將所述待存儲的數據寫入所述至少一個存儲單元的用戶數據區中；所述用戶數據區包含二個以上長度相同的分區，每個分區用于存儲壓縮后的數據；生成所述待存儲數據的一級元數據，所述一級元數據記錄所述用戶數據區中存儲的數據的壓縮標志，以及所述待存儲數據壓縮本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種固態硬盤SSD存儲設備，所述SSD存儲設備包括至少一個存儲單元，所述存儲單元是所述SSD存儲設備中進行寫入或讀取操作的最小單元，其特征在于：所述存儲單元包括用戶數據區、一級元數據、以及錯誤檢查和糾正ECC碼；所述用戶數據區、一級元數據和ECC碼的長度均為固定值；所述用戶數據區包含二個以上長度相同的分區，每個分區用于存儲壓縮后的數據；存儲單元中的一級元數據記錄所述用戶數據區中存儲的數據的壓縮標志，以及所述用戶數據區中每個數據壓縮后所占用的分區個數；所述ECC碼用于保證所述存儲單元中數據的一致性。

【技術特征摘要】
1.一種固態硬盤SSD存儲設備，所述SSD存儲設備包括至少一個存儲單元，
所述存儲單元是所述SSD存儲設備中進行寫入或讀取操作的最小單元，其特征
在于：
所述存儲單元包括用戶數據區、一級元數據、以及錯誤檢查和糾正ECC
碼；所述用戶數據區、一級元數據和ECC碼的長度均為固定值；
所述用戶數據區包含二個以上長度相同的分區，每個分區用于存儲壓縮后
的數據；
存儲單元中的一級元數據記錄所述用戶數據區中存儲的數據的壓縮標志，
以及所述用戶數據區中每個數據壓縮后所占用的分區個數；
所述ECC碼用于保證所述存儲單元中數據的一致性。
2.根據權利要求1所述的SSD存儲設備，其特征在于，每個所述存儲單元
中的用戶數據區的分區個數相同。
3.根據權利要求1或2所述的SSD存儲設備，其特征在于，所述SSD存儲設
備還包括二級元數據生成單元；
所述二級元數據生成單元，用于生成待存儲數據的二級元數據，所述二級
元數據是包括壓縮后的所述待存儲數據的長度和壓縮后的所述待存儲數據的
邏輯塊地址LBA。
4.根據權利要求3所述的SSD存儲設備，其特征在于，所述SSD存儲設備
還包括填充單元，用于在所述二級元數據的長度與壓縮后的所述待存儲數據的
長度之和不是一個所述分區長度的整數倍時，添加填充數據，使得所述二級元
數據，壓縮后的所述待存儲數據，以及所述填充數據的長度之和是一個所述分
區長度的最小整數倍。
5.根據權利要求3或4所述的SSD存儲設備，其特征在于，所述二級元數
據生成單元將生成的所述二級元數據添加在所述壓縮后的所述待存儲數據之
前。
6.根據權利要求3所述的SSD存儲設備，其特征在于，所述SSD存儲設備
還包括緩存處理單元，用于將所述二級元數據和壓縮后的所述待存儲數據寫入
所述SSD存儲設備的緩存中。
7.根據權利要求4所述的SSD存儲設備，其特征在于，將所述填充單元填
充數據后的所述二級元數據，壓縮后的所述待存儲數據，以及所述填充數據寫
入所述SSD存儲設備的緩存中。
8.根據權利要求6或7所述的SSD存儲設備，其特征在于，所述SSD存儲設
備還包括數據寫入單元；
所述數據寫入單元，用于將所述緩存中的長度等于一個所述用戶數據區的
一個或一個以上的緩存數據寫入所述SSD存儲設備的一個存儲單元中；所述緩
存數據包括所述二級元數據和壓縮后的所述待存儲數據，或所述緩存數據包括
所述二級元數據，壓縮后的所述待存儲數據和所述填充數據。
9.根據權利要求1、2、4、6或7任一所述的SSD存儲設備，其特征在于，
所述一級元數據還包括所述待存儲數據的邏輯地址到物理地址的映射信
息，和所述待存儲數據寫入所述存儲單元時的時間信息。
10.根據權利要求8所述的SSD存儲設備，其特征在于，所述SSD存儲設備
還包括數據恢復單元；
所述數據恢復單元，用于根據數據讀取請求中包括的待讀取數據的LBA，

\t讀取所述LBA對應的存儲單元中的用戶數據區、一級元數據和ECC碼；并根
據所述一級元數據獲取所述用戶數據區中壓縮數據的個數，獲取對應的壓縮數
據和二級元數據，比較所述二級元數據中的LBA與所述數據讀取請求中的
LBA是否一致，在一致時將獲取的對應的壓縮數據發送至解壓縮引擎進行解
壓。
11.一種固...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周冠鋒，
申請(專利權)人：華為技術有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東;44