控制存儲設備機群磨損均衡的方法及設備的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明實施例涉及通信領域，并且更具體地，涉及一種控制存儲設備機群磨損均 衡的方法及設備。
【背景技術】
[0002] 閃存（Flash)存儲器具有非易失性、固態(tài)性、體積小、重量輕、抗震動、高性能和低 能耗等特點。隨著嵌入式技術發(fā)展，F(xiàn)lash應用越來越廣泛。由于Flash存儲器具有擦除 次數(shù)有限、先擦后寫的特點，導致其使用壽命有限。因此，在不影響正常使用的情況下，如何 延長Flash存儲器的使用壽命，成為目前的一個研究熱點。
[0003] 在對Flash存儲器進行擦寫管理時，會建立一張邏輯扇區(qū)映射到物理扇區(qū)的文件 分區(qū)表。將文件分區(qū)表寫入固定的物理扇區(qū)，以便快速讀寫數(shù)據(jù)。由于每次擦寫數(shù)據(jù)都會 修改文件區(qū)表所在的扇區(qū)，導致文件分區(qū)表所在的扇區(qū)不斷的被擦寫，會在較短的時間內 造成該物理扇區(qū)損壞，甚至導致全部存儲數(shù)據(jù)丟失。此外，對普通文件進行擦寫時按照文件 分區(qū)表來分配，未對扇區(qū)的使用頻率做評估，導致文件分區(qū)表中靠前的物理扇區(qū)使用頻率 將大大超過靠后的部分。因此，導致Flash存儲器磨損不均衡，降低了 Flash存儲器的使用 壽命。
[0004] 目前的磨損均衡方法中，將同一邏輯地址映射到不同的物理地址，從而保證寫入 或擦除操作遍歷整個Flash扇區(qū)。該算法核心思想是將新數(shù)據(jù)寫到擦除次數(shù)最少的空閑 Flash扇區(qū)中。具體地，將Flash存儲器的物理單元塊的操作狀態(tài)標記為四種：空閑塊，該 塊已被擦除，塊中所有頁面為空閑狀態(tài)，可寫入數(shù)據(jù)；干凈塊，該塊已進行寫入數(shù)據(jù)操作，并 且寫入數(shù)據(jù)完全有效；臟塊，對該塊進行寫入數(shù)據(jù)操作失敗，可對其進行擦除，使其成為空 閑塊；壞塊，該塊只能讀取數(shù)據(jù)，無法再次寫入數(shù)據(jù)，應當丟棄。
[0005] 對應以上四種操作狀態(tài)標記，分別設置四個狀態(tài)列，各列均采用鏈表方式對各物 理塊進行管理。在各狀態(tài)列中，按照擦除次數(shù)升次方式對各物理單元塊進行連接。當有空 閑單元塊進入空閑塊列時，根據(jù)其擦除次數(shù)將該塊插入到鏈表中相應位置。出列時，按照鏈 表順序，從鏈表頭取出空閑單元塊。采用這種管理方式，能夠保證每次寫入的空閑單元塊都 是使用頻率最小的單元塊，從而實現(xiàn)動態(tài)磨損均衡管理。
[0006] 此磨損均衡方法可以實現(xiàn)獨立Flash設備的磨損均衡，但在多個存儲節(jié)點的 Flash機群的應用場景下，無法確保整個機群的磨損均衡。仍會出現(xiàn)部分存儲節(jié)點磨損次數(shù) 過多而其它存儲節(jié)點磨損次數(shù)較少的情況，從而降低了整個機群的使用壽命。

【發(fā)明內容】

[0007] 本發(fā)明實施例提供了一種控制存儲設備機群磨損均衡的方法及設備，能夠提高整 個存儲設備機群的使用壽命。
[0008] 第一方面，提供了一種控制存儲設備機群磨損均衡的方法，包括：確定存儲設備機 群中每個存儲節(jié)點的磨損程度值；根據(jù)每個存儲節(jié)點的磨損程度值，確定存儲設備機群的 磨損離散程度值；若磨損離散程度值大于預設閾值，將存儲設備機群中的第一存儲節(jié)點存 儲的全部或部分對象遷移到第二存儲節(jié)點中，其中，第一存儲節(jié)點的磨損程度值大于第二 存儲節(jié)點的磨損程度值。
[0009] 結合第一方面，在第一方面的第一種實現(xiàn)方式中，確定存儲設備機群中每個存儲 節(jié)點的磨損程度值，包括：根據(jù)存儲設備機群中每個存儲節(jié)點的寫入的頁數(shù)、包含的頁數(shù)和 一次垃圾回收產(chǎn)生的平均有效頁面比率，確定每個存儲節(jié)點的擦除次數(shù)；基于每個存儲節(jié) 點的擦除次數(shù)，確定每個存儲節(jié)點的磨損程度值。
[0010] 結合第一方面及其上述實現(xiàn)方式，在第一方面的第二種實現(xiàn)方式中，根據(jù)以下公 式確定每個存儲節(jié)點的擦除次數(shù)E，
【主權項】
1. 一種控制存儲設備機群磨損均衡的方法，其特征在于，包括： 確定所述存儲設備機群中每個存儲節(jié)點的磨損程度值； 根據(jù)所述每個存儲節(jié)點的磨損程度值，確定所述存儲設備機群的磨損離散程度值； 若所述磨損離散程度值大于預設閾值，將所述存儲設備機群中的第一存儲節(jié)點存儲的 全部或部分對象遷移到第二存儲節(jié)點中，其中，所述第一存儲節(jié)點的磨損程度值大于第二 存儲節(jié)點的磨損程度值。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定所述存儲設備機群中每個存儲 節(jié)點的磨損程度值，包括： 根據(jù)所述存儲設備機群中每個存儲節(jié)點的寫入的頁數(shù)、包含的頁數(shù)和一次垃圾回收產(chǎn) 生的平均有效頁面比率，確定每個存儲節(jié)點的擦除次數(shù)； 基于每個存儲節(jié)點的擦除次數(shù)，確定每個存儲節(jié)點的磨損程度值。
3. 根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，根據(jù)以下公式確定每個存儲節(jié)點的擦除 次數(shù)E，
其中，W表示寫入的頁數(shù)，Np表示一個閃存塊包含的頁數(shù)，表示一次垃圾回收產(chǎn)生的 平均有效頁面比率。
4. 根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述每個存儲節(jié)點 的磨損程度值，確定所述存儲設備機群的磨損離散程度值，包括： 確定所述存儲設備機群中所有存儲節(jié)點的磨損程度值的均方差； 根據(jù)所述均方差，確定所述存儲設備機群的磨損離散程度值。
5. 根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，所述將所述存儲設備機群中 的第一存儲節(jié)點存儲的全部或部分對象遷移到第二存儲節(jié)點中，包括： 根據(jù)所述第一存儲節(jié)點的磨損程度值和所述第二存儲節(jié)點的磨損程度值，確定遷移 量； 將所述第一存儲節(jié)點存儲的與所述遷移量對應數(shù)量的對象遷移到所述第二存儲節(jié)點 中。
6. 根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，所述將所述存儲設備機群中 的第一存儲節(jié)點存儲的全部或部分對象遷移到第二存儲節(jié)點中，包括： 根據(jù)第一存儲節(jié)點存儲的每個對象的寫入次數(shù)，確定每個對象的熱度值； 優(yōu)先將所述第一存儲節(jié)點存儲的熱度值最大的一個或多個對象遷移到所述第二存儲 節(jié)點中。
7. 根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，根據(jù)以下公式確定每個對象的熱度值R，
其中，Ai為對象在等分的時間區(qū)間[Vpti]內的寫入次數(shù)，m為等分的時間區(qū)間的個 數(shù)。
8. -種控制存儲設備機群磨損均衡的設備，其特征在于，包括： 第一確定單元，用于確定所述存儲設備機群中每個存儲節(jié)點的磨損程度值； 第二確定單元，用于根據(jù)所述每個存儲節(jié)點的磨損程度值，確定所述存儲設備機群的 磨損離散程度值； 遷移單元，若所述磨損離散程度值大于預設閾值，用于將所述存儲設備機群中的第一 存儲節(jié)點存儲的全部或部分對象遷移到第二存儲節(jié)點中，其中，所述第一存儲節(jié)點的磨損 程度值大于第二存儲節(jié)點的磨損程度值。
9. 根據(jù)權利要求8所述的設備，其特征在于，所述第一確定單元，具體用于根據(jù)所述存 儲設備機群中每個存儲節(jié)點的寫入的頁數(shù)、包含的頁數(shù)和一次垃圾回收產(chǎn)生的平均有效頁 面比率，確定每個存儲節(jié)點的擦除次數(shù)；基于每個存儲節(jié)點的擦除次數(shù)，確定每個存儲節(jié)點 的磨損程度值。
10. 根據(jù)權利要求9所述的設備，其特征在于，所述第一確定單元，具體用于根據(jù)以下 公式確定每個存儲節(jié)點的擦除次數(shù)E，
其中，W表示寫入的頁數(shù)，Np表示一個閃存塊包含的頁數(shù)，表示一次垃圾回收產(chǎn)生的 平均有效頁面比率。
11. 根據(jù)權利要求8至10中任一項所述的設備，其特征在于，所述第二確定單元，具體 用于確定所述存儲設備機群中所有存儲節(jié)點的磨損程度值的均方差；根據(jù)所述均方差，確 定所述存儲設備機群的磨損離散程度值。
12. 根據(jù)權利要求8至11中任一項所述的設備，其特征在于，所述遷移單元，具體用于 根據(jù)所述第一存儲節(jié)點的磨損程度值和所述第二存儲節(jié)點的磨損程度值，確定遷移量；將 所述第一存儲節(jié)點存儲的與所述遷移量對應數(shù)量的對象遷移到所述第二存儲節(jié)點中。
13. 根據(jù)權利要求8至12中任一項所述的設備，其特征在于，所述遷移單元，具體用于 根據(jù)第一存儲節(jié)點存儲的每個對象的寫入次數(shù)，確定每個對象的熱度值；優(yōu)先將所述第一 存儲節(jié)點存儲的熱度值最大的一個或多個對象遷移到所述第二存儲節(jié)點中。
14. 根據(jù)權利要求13所述的設備，其特征在于，所述遷移單元，具體用于根據(jù)以下公式 確定每個對象的熱度值R，
其中，Ai為對象在等分的時間區(qū)間[Vpti]內的寫入次數(shù)，m為等分的時間區(qū)間的個 數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種控制存儲設備機群磨損均衡的方法及設備，該方法包括：確定存儲設備機群中每個存儲節(jié)點的磨損程度值；根據(jù)每個存儲節(jié)點的磨損程度值，確定存儲設備機群的磨損離散程度值；若磨損離散程度值大于預設閾值，將存儲設備機群中的第一存儲節(jié)點存儲的全部或部分對象遷移到第二存儲節(jié)點中，其中，第一存儲節(jié)點的磨損程度值大于第二存儲節(jié)點的磨損程度值?；谏鲜黾夹g方案，在存儲設備機群的磨損離散程度超過閾值時，將其中磨損程度較大的存儲節(jié)點存儲的部分對象遷移到其中磨損程度較小的存儲節(jié)點中，以實現(xiàn)存儲設備機群磨損均衡。這樣，提高了整個存儲設備機群的使用壽命。
【IPC分類】G06F3-06
【公開號】CN104731515
【申請?zhí)枴緾N201310698514
【發(fā)明人】舒繼武, 歐佳欣, 朱冠宇
【申請人】華為技術有限公司, 清華大學
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2013年12月18日