本發(fā)明涉及存儲，具體地說是一種存儲設備中的多級ecc方法。

背景技術：

1、隨著存儲技術的進步，固態(tài)硬盤（solid-state?drives，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)的機械磁盤（hard-disk?drives，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，一般都會對應一個多個邏輯塊地址（logical?block?address，lba），每個邏輯塊地址對應固定的大小，如512b或者4kb。lba的大小，由主機在對ssd進行格式化的時候指明。由于nand不能進行原址更新，因此數(shù)據(jù)寫入nand之后，其lba和物理塊地址（physical?block?address，pba）之間的映射不是固定的，所以ssd中需要閃存轉(zhuǎn)換層（flash?translation?layer，ftl）來記錄和維護lba與pba之間的映射關系。

3、當前ssd的設計中，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lba的大小小于映射單位的大小且主機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lba大小為512b且映射單位大小為4kb時，若主機端執(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所對應的4kb?pba，然后從pba中讀取4kb數(shù)據(jù)，并使用主機端寫入的512b數(shù)據(jù)替換掉原先對應位置的512b數(shù)據(jù)，最后將整個4kb數(shù)據(jù)寫入nand，并更新映射表。此外，ssd一般會使用定長的ecc（errorcorrection?coding）碼字來對數(shù)據(jù)進行保護，例如采用（4kb原始數(shù)據(jù)+0.5kb校驗數(shù)據(jù)）的ldpc碼字來保護4kb的用戶數(shù)據(jù)。此時，若要讀取512b的數(shù)據(jù)，則需要將整個4.5kb的ldpc碼字從nand中讀取出來，經(jīng)過解碼后返回所需的512b數(shù)據(jù)，此時就會造成讀放大問題，而且ldpc解碼引擎也會帶來更多的功耗；當寫入512b數(shù)據(jù)時，ssd同樣需要將對應的4kb用戶數(shù)據(jù)從nand中讀取出來，經(jīng)過ldpc解碼后用新的512b數(shù)據(jù)替換掉舊的512b數(shù)據(jù)，然后重新經(jīng)過ldpc編碼后寫入nand，此時還會造成寫放大問題，以及l(fā)dpc編解碼引擎的功耗問題。

4、在實際的某些場景中，應用對ssd的讀寫訪問大多數(shù)都是小的數(shù)據(jù)塊，如200b或者400b，因此往往會涉及大量的讀改寫操作，從而降低了ssd和應用的性能。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訪問數(shù)據(jù)的粒度，但由于ecc編碼引擎仍然是較大的粒度，所以仍然存在讀放大問題以及ecc編解碼引擎的功耗問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種存儲設備中的多級ecc方法，采用更短的碼字來減小讀放大問題以及ecc編解碼引擎的功耗。

2、為實現(xiàn)上述目的，設計一種存儲設備中的多級ecc方法，將存儲設備內(nèi)部劃分為單ecc碼字區(qū)域、多ecc碼字區(qū)域，并將多ecc碼字區(qū)域內(nèi)劃分短ecc碼字、長ecc碼字。

3、劃分單ecc碼字區(qū)域、多ecc碼字區(qū)域的劃分條件為數(shù)據(jù)塊lba地址的映射單位粒度；當數(shù)據(jù)塊lba地址的映射單位粒度較大時，劃分為單ecc碼字區(qū)域，當數(shù)據(jù)塊lba地址的映射單位粒度較小時，劃分為多ecc碼字區(qū)域。

4、所述的單ecc碼字區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)塊，具有單一長度的ecc碼字且ecc碼字較長；多ecc碼字區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)塊，具有不同的ecc碼字長度。

5、所述的多ecc碼字區(qū)域內(nèi)，短ecc碼字中的用戶數(shù)據(jù)長度采用存儲設備中的最小地址映射單位。

6、所述的多ecc碼字區(qū)域內(nèi)，多個完整的短ecc碼字組成了長ecc碼字的用戶數(shù)據(jù)部分。

7、所述的多ecc碼字區(qū)域內(nèi)，短ecc碼字的碼率低于長ecc碼字的碼率，長ecc碼字的長度與單ecc碼字區(qū)域中ecc碼字的長度相同。

8、當主機端寫入數(shù)據(jù)時，包括如下步驟：

9、s1，獲取數(shù)據(jù)塊的大小，判斷該數(shù)據(jù)塊被劃分至單ecc碼字區(qū)域或多ecc碼字區(qū)域，如果被劃分至單ecc碼字區(qū)域，對該數(shù)據(jù)塊進行長ecc碼字的編碼并寫入存儲介質(zhì)；如果被劃分至多碼字ecc區(qū)域，進行步驟s2，

10、s2，確定寫請求中數(shù)據(jù)塊的lba所對應的長ecc碼字以及長ecc碼字所對應的pba，讀取長ecc碼字并進行解碼；

11、s3，對寫請求lba中的數(shù)據(jù)進行短ecc碼字的編碼，編碼后替換長ecc碼字中對應的短ecc碼字；

12、s4，對長ecc碼字進行重新編碼，并將編碼后的長ecc碼字寫入存儲介質(zhì)；

13、s5，根據(jù)數(shù)據(jù)寫入的物理位置更新地址映射表。

14、當主機端讀取數(shù)據(jù)時，包括如下步驟：

15、s1，獲取數(shù)據(jù)塊的大小，判斷該數(shù)據(jù)塊被劃分至單ecc碼字區(qū)域或多ecc碼字區(qū)域，如果被劃分至單ecc碼字區(qū)域，對該數(shù)據(jù)塊進行長ecc碼字的解碼；如果被劃分至多碼字ecc區(qū)域，進行步驟s2；

16、s2，確定讀請求中數(shù)據(jù)塊的lba所包含的短ecc碼字及其對應的pba；

17、s3，讀取相應的短ecc碼字并進行解碼，如果解碼正確，則返回對應的用戶數(shù)據(jù)；如果解碼失敗，則進行步驟s4，

18、s4，讀取包含解碼失敗的短ecc碼字的長ecc碼字，并進行長ecc碼字的解碼；

19、s5，從解碼后的長ecc碼字中返回解碼失敗的短ecc碼字所對應的用戶數(shù)據(jù)。

20、當主機端讀取數(shù)據(jù)時，若短ecc碼字的解碼引擎已完全飽和，即數(shù)據(jù)讀取的速度已達到短ecc碼字的解碼引擎的上限，則可以輔助以長ecc碼字的解碼引擎，來進一步提升解碼的吞吐。

21、當主機端讀取多ecc碼字區(qū)域的數(shù)據(jù)時，若一個長ecc碼字中一次數(shù)據(jù)讀取的比例較高時，則可以直接讀取長ecc碼字進行解碼。

22、本發(fā)明同現(xiàn)有技術相比，具有以下有益效果：

23、1.在小數(shù)據(jù)塊訪問時，降低了數(shù)據(jù)的讀放大問題以及ecc編解碼所產(chǎn)生的功耗。

24、2.使用長短兩級的ecc方法，減少了更多ecc碼字長度帶來的硬件開銷問題。

25、3.通過在多ecc碼字區(qū)域使用與單ecc碼字區(qū)域相同的長ecc碼字，保證了ecc最終的糾錯能力不受短ecc碼字的影響。

技術特征：

1.一種存儲設備中的多級ecc方法，其特征在于：將存儲設備內(nèi)部劃分為單ecc碼字區(qū)域、多ecc碼字區(qū)域，其中多ecc碼字區(qū)域內(nèi)劃分短ecc碼字、長ecc碼字。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種存儲設備中的多級ecc方法，其特征在于：劃分單ecc碼字區(qū)域、多ecc碼字區(qū)域的劃分條件為數(shù)據(jù)塊lba地址的映射單位粒度；當數(shù)據(jù)塊lba地址的映射單位粒度較大時，劃分為單ecc碼字區(qū)域，當數(shù)據(jù)塊lba地址的映射單位粒度較小時，劃分為多ecc碼字區(qū)域。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種存儲設備中的多級ecc方法，其特征在于：所述的單ecc碼字區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)塊，具有單一長度的ecc碼字且ecc碼字較長，多ecc碼字區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)塊，具有不同的ecc碼字長度。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種存儲設備中的多級ecc方法，其特征在于：所述的多ecc碼字區(qū)域內(nèi)，短ecc碼字中的用戶數(shù)據(jù)長度采用存儲設備中的最小地址映射單位。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種存儲設備中的多級ecc方法，其特征在于：所述的多ecc碼字區(qū)域內(nèi)，多個完整的短ecc碼字組成了長ecc碼字的用戶數(shù)據(jù)部分。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種存儲設備中的多級ecc方法，其特征在于：所述的多ecc碼字區(qū)域內(nèi)，短ecc碼字的碼率低于長ecc碼字的碼率，長ecc碼字的長度與單ecc碼字區(qū)域中ecc碼字的長度相同。

7.根據(jù)權利要求1所述的一種存儲設備中的多級ecc方法，其特征在于：當主機端寫入數(shù)據(jù)時，包括如下步驟：

8.根據(jù)權利要求1所述的一種存儲設備中的多級ecc方法，其特征在于：當主機端讀取數(shù)據(jù)時，包括如下步驟：

9.根據(jù)權利要求1所述的一種存儲設備中的多級ecc方法，其特征在于：當主機端讀取數(shù)據(jù)時，若短ecc碼字的解碼引擎已完全飽和，即數(shù)據(jù)讀取的速度已達到短ecc碼字的解碼引擎的上限，則可以輔助以長ecc碼字的解碼引擎，來進一步提升解碼的吞吐。

10.根據(jù)權利要求1所述的一種存儲設備中的多級ecc方法，其特征在于：當主機端讀取多ecc碼字區(qū)域的數(shù)據(jù)時，若一個長ecc碼字中一次數(shù)據(jù)讀取的比例較高時，則可以直接讀取長ecc碼字進行解碼。

技術總結(jié)
本發(fā)明涉及存儲技術領域，具體地說是一種存儲設備中的多級ECC方法。將存儲設備內(nèi)部劃分為單ECC碼字區(qū)域、多ECC碼字區(qū)域，并將多ECC碼字區(qū)域內(nèi)劃分短ECC碼字、長ECC碼字。同現(xiàn)有技術相比，具有以下有益效果：在小數(shù)據(jù)塊訪問時，降低了數(shù)據(jù)的讀放大問題以及ECC編解碼所產(chǎn)生的功耗。使用長短兩級的ECC方法，減少了更多ECC碼字長度帶來的硬件開銷問題。通過在多ECC碼字區(qū)域使用與單ECC碼字區(qū)域相同的長ECC碼字，保證了ECC最終的糾錯能力不受短ECC碼字的影響。

技術研發(fā)人員：鄭寧,高忠義,蔡雪梅
受保護的技術使用者：銳鉦（杭州）科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/23