【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及計算機存儲，具體涉及一種基于補丁的zns?ssd數據部分更新方法。
技術介紹
1、隨著大數據時代的迅速發展，傳統塊接口逐漸無法滿足大數據存儲對性能的需求，而分區命名(zoned?namespace)存儲接口具有快速順序寫入速度、低dram成本、無設備端垃圾回收的優點，避免了傳統塊接口導致的性能開銷，成為一種較有未來的替代品。zoned?namespace(zns)ssd是一種采用分區管理技術的固態硬盤(ssd)，優化存儲設備的性能、壽命和空間利用率。zns技術將ssd的存儲空間劃分為多個區域(zones)，并對這些區域進行有序的順序寫入管理。在傳統ssd中，數據可以隨機寫入任意位置，這雖然靈活，但會導致寫入放大效應和頻繁的垃圾回收操作，影響ssd的性能和壽命。zns通過規定每個區域內的數據寫入必須按照順序進行，從而減少了寫入放大效應。這種順序寫入方式使數據連續存放在物理介質中，能減少數據遷移和擦除次數，簡化垃圾回收過程，降低對閃存的磨損程度。但是在zns?ssd中仍然存在應用程序級的垃圾回收，會帶來寫放大、i/o阻塞，導致整體系統性能下降。為降低此類垃圾回收帶來的寫放大，方法之一就是減少無效數據量。
2、無效數據是由數據更新操作產生的，數據更新完成后會將整個舊數據標識為無效數據，等待后續系統觸發的垃圾回收處理，但是實際上在應用程序(如f2fs文件系統)中，數據只有一部分被修改，將整個數據都標記為無效數據浪費了存儲空間和寫性能，增加了垃圾回收。因此，本專利技術公開了一種基于補丁的zns?ssd數據部分更新
技術實現思路
1、為解決現有技術中存在的問題，本專利技術提供了一種基于補丁的zns?ssd數據部分更新方法，該方法只更新數據修改部分，將新舊數據通過異或操作來識別數據修改部分，利用最小化原則選取數據更新段，此時數據分為兩部分，一部分是數據更新段，另一部分是數據非更新段，利用zns?ssd的追加寫模式將數據更新段的新數據追加寫入到空閑區域中，并將數據更新段標為無效數據，同時修改地址映射表的內容。由此一個完整的數據會被拆分為多個部分零散地存儲在設備中，為了保證數據的完整性，可以利用二叉樹形結構鏈接每個部分的地址信息，讀數據時采用先序遍歷二叉樹，按順序將各個部分數據連接為完整數據。這種只將修改部分數據標為無效數據，能減少系統中現存的無效數據量，解決了上述
技術介紹
中提到的問題。
2、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：一種基于補丁的zns?ssd數據部分更新方法，包括如下步驟：
3、s1、初始化存儲系統，將數據分為n段；
4、s2、第i次對某個數據更新請求到達時，分析是否達到了預設定閾值n，若是執行步驟s4；否則計算數據補丁p；
5、s3、識別分析數據補丁的分布情況，若補丁只存在于某一段連續數據段內，選取所要更新的最小數據段，通過異地更新方式將數據段寫入到空閑區域中，并把舊數據段標為無效，然后執行步驟s5；若補丁存在于多個不連續的數據段內，則執行步驟s4；
6、s4、更新整個數據，并將與該數據相關的所有數據段都標為無效，此時i為0；
7、s5、更改對應的地址映射表信息，執行i++為處理下一個更新做準備，返回步驟s2等待下一個更新請求。
8、優選的，在步驟s3中，第一次更新時，以補丁p為基準，將數據分為三段，分別為補丁前段a、補丁段b、補丁后段c，選取最小數據段作為更新數據段，并把對應的更新數據段寫入磁盤中，將原始數據/舊數據對應的更新數據段標記為無效數據。
9、優選的，在步驟s3中，對于第i(i<n)次的更新，若p存在于多個不連續的數據段中，則直接更新整個數據以減少數據碎片；若p只存在于其中一段連續數據里，則選取作為更新數據段，并把對應的更新數據段寫入磁盤中，將原始數據對應的更新數據段標記為無效數據。
10、優選的，在步驟s5中，所述更改對應的地址映射表信息具體是：在地址映射表中增加兩個字段，即前段指針和后段指針，分別指向前一段數據和后一段數據的映射信息；
11、若數據更新采用的是部分更新方式，每次更新前一部分數據或者后一部分數據，就會增加一個地址表項，用來存儲更新的數據段地址信息，原地址映射表項的前段指針或后段指針就會指向對應的更新后的數據段地址表項；
12、若數據更新采用的是直接更新整個數據方式，此時的地址信息二叉樹不止一個節點，將前段指針和后段指針都置為null，修改區域號、起始地址以及終止地址信息。
13、本專利技術的有益效果是：
14、1)降低gc導致的寫放大：比較于整個數據的全部更新，數據部分更新減少了數據更新量，從而減少由于數據更新導致的無效數據量，減少垃圾回收的次數和時間，降低垃圾回收導致的寫放大，提高系統性能。
15、2)提高寫入性能：從應用程序角度看，更新同樣大小的數據時，數據部分更新以較小的寫入量更新了整個數據，更新速度更快。
16、3)延長了磁盤壽命：系統執行垃圾回收的次數越多，磁盤老化越嚴重，由于數據部分更新能減少垃圾回收次數，故而也能延長系統磁盤壽命。
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1.一種基于補丁的ZNS?SSD數據部分更新方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于補丁的ZNS?SSD數據部分更新方法，其特征在于：在步驟S3中，第一次更新時，以補丁P為基準，將數據分為三段，分別為補丁前段A、補丁段B、補丁后段C，選取最小數據段作為更新數據段，并把對應的更新數據段寫入磁盤中，將原始數據/舊數據對應的更新數據段標記為無效數據。
3.根據權利要求1所述的基于補丁的ZNS?SSD數據部分更新方法，其特征在于：在步驟S3中，對于第i(i<N)次的更新，若P存在于多個不連續的數據段中，則直接更新整個數據以減少數據碎片；若P只存在于其中一段連續數據里，則選取作為更新數據段，并把對應的更新數據段寫入磁盤中，將原始數據對應的更新數據段標記為無效數據。
4.根據權利要求1所述的基于補丁的ZNS?SSD數據部分更新方法，其特征在于：在步驟S5中，所述更改對應的地址映射表信息具體是：在地址映射表中增加兩個字段，即前段指針和后段指針，分別指向前一段數據和后一段數據的映射信息；
【技術特征摘要】
1.一種基于補丁的zns?ssd數據部分更新方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于補丁的zns?ssd數據部分更新方法，其特征在于：在步驟s3中，第一次更新時，以補丁p為基準，將數據分為三段，分別為補丁前段a、補丁段b、補丁后段c，選取最小數據段作為更新數據段，并把對應的更新數據段寫入磁盤中，將原始數據/舊數據對應的更新數據段標記為無效數據。
3.根據權利要求1所述的基于補丁的zns?ssd數據部分更新方法，其特征在于：在...
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