本發(fā)明涉及靜電存儲器，特別涉及一種存儲設(shè)備中的ecc方法。

背景技術(shù)：

1、固態(tài)硬盤(solid-statedrives，ssd)已逐漸成為個人、企業(yè)以及數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)存儲的主要媒介，相對于傳統(tǒng)的機(jī)械磁盤(hard-diskdrives，hdd)，極大地緩解了存儲端的壓力并釋放了整體系統(tǒng)的性能潛力，近年來，固態(tài)硬盤內(nèi)也開始使用透明壓縮的方案，通過在硬盤內(nèi)集成數(shù)據(jù)壓縮功能，進(jìn)一步降低了數(shù)據(jù)對物理存儲空間的占用。

2、ssd的主要存儲介質(zhì)是nand，通常情況下，寫入nand的數(shù)據(jù)塊，一般都會對應(yīng)一個多個邏輯塊地址(logicalblockaddress，lba)，每個邏輯塊地址對應(yīng)固定的大小，如512b或者4kb，lba的大小，由主機(jī)在對ssd進(jìn)行格式化的時候指明，由于nand不能進(jìn)行原址更新，因此數(shù)據(jù)寫入nand之后，其lba和物理塊地址(physicalblockaddress，pba)之間的映射不是固定的，所以ssd中需要閃存轉(zhuǎn)換層(flashtranslationlayer，ftl)來記錄和維護(hù)lba與pba之間的映射關(guān)系。

3、當(dāng)前ssd的設(shè)計中，lba和pba的映射，一般采用固定大小的映射單位，如4kb，為了最大化ssd的性能，該映射表一般保存在ssd內(nèi)部的ddr中，當(dāng)lba的大小小于映射單位的大小且主機(jī)端的寫請求為非對齊(即寫請求的初始lba或者結(jié)尾lba，與映射單位沒有對齊)時，在ssd內(nèi)部就需要執(zhí)行讀-改-寫(read-modify-write，rmw)操作來解決lba和映射單位之間的不匹配問題，如，當(dāng)lba大小為512b且映射單位大小為4kb時，若主機(jī)端執(zhí)行一個512b的寫操作，則ssd內(nèi)部需要先從映射表中查找該512b數(shù)據(jù)所在的lba所對應(yīng)的4kbpba，然后從pba中讀取4kb數(shù)據(jù)，并使用主機(jī)端寫入的512b數(shù)據(jù)替換掉原先對應(yīng)位置的512b數(shù)據(jù)，最后將整個4kb數(shù)據(jù)寫入nand，并更新映射表。

4、在實(shí)際的一些場景中，應(yīng)用對ssd的讀寫訪問大多數(shù)都是小的數(shù)據(jù)塊，如200b或者400b；由于ssd內(nèi)部則采用了更大的映射單位，如4kb，因此會涉及大量的讀改寫操作，從而降低了ssd和應(yīng)用的性能，因此需要一種解決小數(shù)據(jù)塊訪問性能的方法，是在硬盤的不同分區(qū)內(nèi)使用不同粒度的映射單位，使得映射單位的粒度盡量貼近主機(jī)訪問數(shù)據(jù)的粒度，用于解決現(xiàn)有方案中小數(shù)據(jù)塊訪問所帶來的讀寫放大問題以及由此造成的性能和功耗問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提供一種存儲設(shè)備中的ecc方法，能夠解決現(xiàn)有方案中小數(shù)據(jù)塊訪問所帶來的讀寫放大問題以及由此造成的性能和功耗的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種存儲設(shè)備中的ecc方法，包括以下步驟：

3、所述步驟一：ssd內(nèi)部分為通用的透明壓縮區(qū)域和專用的小數(shù)據(jù)塊訪問區(qū)域；

4、步驟二：在通用的透明壓縮區(qū)域，ssd內(nèi)的壓縮引擎首先對來自于主機(jī)端的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行壓縮得到壓縮后數(shù)據(jù)塊，壓縮后數(shù)據(jù)塊進(jìn)行緊密排列后，由ecc編碼引擎按照預(yù)設(shè)的默認(rèn)碼長進(jìn)行編碼，并寫入存儲介質(zhì)，從而最大化硬盤的物理空間利用率；

5、步驟三：在小數(shù)據(jù)塊訪問區(qū)域，使用較小的地址映射粒度，并通過保存截短ecc碼字，降低硬盤訪問時的讀寫放大問題以及壓縮/解壓縮的功耗；

6、步驟四：對于通用的透明壓縮區(qū)域的讀操作，ssd首先根據(jù)地址映射表判斷讀命令包含的lba所對應(yīng)的pba，然后根據(jù)pba從nand中讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)塊；進(jìn)行ecc解碼后，從解碼后的數(shù)據(jù)中截取對應(yīng)的壓縮數(shù)據(jù)塊并進(jìn)行解壓縮，最后返回解壓縮后的數(shù)據(jù)；

7、步驟五：對于小數(shù)據(jù)塊訪問區(qū)域的讀操作，ssd首先根據(jù)地址映射表判斷讀命令包含的lba所對應(yīng)的pba以及原始數(shù)據(jù)末尾0的長度，然后根據(jù)pba從nand中讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)塊(即截短ecc碼字)并附加原始數(shù)據(jù)末尾的0，得到完整的ecc碼字；最后經(jīng)過ecc解碼后返回解碼后的數(shù)據(jù)。

8、優(yōu)選的，所述步驟一可知ssd內(nèi)包含專用的小數(shù)據(jù)塊訪問區(qū)域和通用的透明壓縮區(qū)域；

9、其中，通用的透明壓縮區(qū)域采用4kb的地址映射單位，而專用的小數(shù)據(jù)塊訪問區(qū)域采用小于4kb的地址映射單位。

10、優(yōu)選的，所述步驟二可知每個lba對應(yīng)的數(shù)據(jù)塊，經(jīng)過壓縮引擎壓縮后，得到相應(yīng)的壓縮數(shù)據(jù)塊；壓縮數(shù)據(jù)塊緊密排列后，由ecc編碼引擎按照預(yù)設(shè)的碼長進(jìn)行編碼；

11、其中，編碼后的每個ecc碼字，長度均相同(校驗(yàn)數(shù)據(jù)的長度也相同)；每個ecc碼字中，根據(jù)lba數(shù)據(jù)塊壓縮比的不同，可能包含不同個數(shù)的壓縮數(shù)據(jù)塊，如圖中第一個ecc碼字，包含lba0和lba1對應(yīng)的完整的壓縮數(shù)據(jù)塊，且包含lba2對應(yīng)的壓縮數(shù)據(jù)塊的一部分。

12、優(yōu)選的，所述步驟三可知主機(jī)端對寫入的小數(shù)據(jù)塊進(jìn)行對齊操作，即通過補(bǔ)0操作，將小數(shù)據(jù)塊按照小數(shù)據(jù)塊訪問區(qū)域的地址映射粒度進(jìn)行對齊，然后下發(fā)寫命令；通過圖3可看出，主機(jī)端原本寫入的數(shù)據(jù)塊為小數(shù)據(jù)塊，即長度小于一個lba的大小，此時主機(jī)端直接通過補(bǔ)0的操作，將小數(shù)據(jù)塊和lba的大小進(jìn)行對齊；

13、ssd內(nèi)的ecc編碼引擎，按照預(yù)設(shè)的小數(shù)據(jù)塊對應(yīng)的碼長，對寫命令對應(yīng)的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼操作；通過圖3可看出，ecc編碼引擎按照lba的大小(lba大小通常為地址映射粒度的大小，在小數(shù)據(jù)塊訪問區(qū)域lba大小可以為512b、1kb或者2kb等等)對寫入的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼，得到一個較小(相對于透明壓縮區(qū)域)的完整的ecc碼字。

14、優(yōu)選的，所述步驟三可知在編碼后的ecc碼字中，截去原始數(shù)據(jù)中末尾的0，得到截短ecc碼字；

15、將截短ecc碼字依次緊密排列寫入nand；

16、根據(jù)截短ecc碼字所占用的實(shí)際物理地址(包括在nand物理頁中的偏移及長度)，以及原始數(shù)據(jù)中末尾0的長度，更新地址映射表。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

18、1、該存儲設(shè)備中的ecc方法，透明壓縮區(qū)域使用較大的ecc碼字長度，數(shù)據(jù)塊經(jīng)過壓縮引擎進(jìn)行壓縮并緊密排列后，由ecc編碼引擎進(jìn)行編碼，從而最大化硬盤的物理空間利用率；小數(shù)據(jù)塊訪問區(qū)域使用較小的ecc碼字長度，并且通過保存截短ecc碼字，實(shí)現(xiàn)小數(shù)據(jù)塊的高效訪問，從而降低硬盤訪問時的讀寫放大問題，并避免壓縮/解壓縮引擎帶來的功耗問題。

19、2、該存儲設(shè)備中的ecc方法，通過使用截短ecc碼字對數(shù)據(jù)塊進(jìn)行存儲，省去了壓縮/解壓縮的步驟(以及壓縮/解壓縮所需要的功耗)，也通過截去0的操作盡量減少對物理存儲空間的占用；同時，通過使用較小的ecc碼字，使得小數(shù)據(jù)塊的讀寫可以僅限制在其所對應(yīng)的單個ecc碼字內(nèi)，降低了常見實(shí)現(xiàn)中的數(shù)據(jù)讀寫放大問題。

技術(shù)特征：

1.一種存儲設(shè)備中的ecc方法，其特征在于：包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種存儲設(shè)備中的ecc方法，其特征在于：所述步驟一可知ssd內(nèi)包含專用的小數(shù)據(jù)塊訪問區(qū)域和通用的透明壓縮區(qū)域；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種存儲設(shè)備中的ecc方法，其特征在于：所述步驟二可知每個lba對應(yīng)的數(shù)據(jù)塊，經(jīng)過壓縮引擎壓縮后，得到相應(yīng)的壓縮數(shù)據(jù)塊；壓縮數(shù)據(jù)塊緊密排列后，由ecc編碼引擎按照預(yù)設(shè)的碼長進(jìn)行編碼；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種存儲設(shè)備中的ecc方法，其特征在于：所述步驟三可知主機(jī)端對寫入的小數(shù)據(jù)塊進(jìn)行對齊操作，即通過補(bǔ)0操作，將小數(shù)據(jù)塊按照小數(shù)據(jù)塊訪問區(qū)域的地址映射粒度進(jìn)行對齊，然后下發(fā)寫命令；主機(jī)端原本寫入的數(shù)據(jù)塊為小數(shù)據(jù)塊，即長度小于一個lba的大小，此時主機(jī)端直接通過補(bǔ)0的操作，將小數(shù)據(jù)塊和lba的大小進(jìn)行對齊；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種存儲設(shè)備中的ecc方法，其特征在于：所述步驟三可知在編碼后的ecc碼字中，截去原始數(shù)據(jù)中末尾的0，得到截短ecc碼字；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種存儲設(shè)備中的ECC方法，涉及靜電存儲器技術(shù)領(lǐng)域。該存儲設(shè)備中的ECC方法，包括以下步驟：步驟一：SSD內(nèi)部分為通用的透明壓縮區(qū)域和專用的小數(shù)據(jù)塊訪問區(qū)域；步驟二：在通用的透明壓縮區(qū)域，SSD內(nèi)的壓縮引擎首先對來自于主機(jī)端的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行壓縮得到壓縮后數(shù)據(jù)塊，壓縮后數(shù)據(jù)塊進(jìn)行緊密排列后，由ECC編碼引擎按照預(yù)設(shè)的默認(rèn)碼長進(jìn)行編碼，并寫入存儲介質(zhì)，從而最大化硬盤的物理空間利用率，小數(shù)據(jù)塊訪問區(qū)域使用較小的ECC碼字長度，并且通過保存截短ECC碼字，實(shí)現(xiàn)小數(shù)據(jù)塊的高效訪問，從而降低硬盤訪問時的讀寫放大問題。

技術(shù)研發(fā)人員：鄭寧,段路乾,馬利昭
受保護(hù)的技術(shù)使用者：銳鉦（杭州）科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14