[发明专利]一种控制多通道固态盘数据读写的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种固态盘(SSD)的控制技术领域，尤其是涉及一种控制多通道固态盘的数据读写方法。

背景技术

SSD(Solid State Disk)指的是使用NAND Flash组成的固态盘。固态盘与目前的传统硬盘相较，具有读写速度快，低功耗、抗震、稳定性高、耐低温等优点。随着Flash芯片的单片容量越来越大、价格越来越低，基于Flash的固态盘已成为一种主流存储设备。其不仅在消费电子产品中被广泛应用，在企业级应用中也占有一席之地。固态盘的特别之处在于没有机械结构，利用传统的NAND Flash特性，按页写入、按块擦除的方式，其读写的效率依赖读写布局的方法设计。

主机端接口和Flash控制器的速度严重不匹配是影响SSD性能的主要原因。Flash的读写延迟，导致单片Flash读写速度不高，接口带宽受限。由于MLC(Multi-Level Cell)Flash的出现，这个问题变得越来越严重。目前，常用的Flash接口的读写带宽在一般情况下平均可以达到40MB/s和8MB/s，但是，主机互联的逻辑接口如SATA接口可以达到150MB/s，PCI-E接口的速度就更高了，这导致主机端接口和Flash控制器的速度严重不匹配。随着Flash应用技术的逐步提高，用户对设备的读写速度要求也逐渐提高，单颗粒或者单通道的闪存设备接口带宽已经远远不能满足用户的要求。

为了解决闪存芯片接口的带宽瓶颈，采用多通道的设计。采用多通道的设计，主要是为了解决闪存芯片的读写延迟问题。多通道SSD的优点在于能够多通道同时进行操作，可以成倍的提高闪存设备的接口带宽，从而提高SSD的性能。如图1所示的SSD，每个通道都有自己独立的闪存通道控制器，通道间相互独立。主机系统发送的命令和数据，必须经过主机接口，可以采用USB，Fiber Channel，PCIExpress，SATA等形式的接口。因为Flash有较长时间的读写延迟，所以，采用多通道的形式，可以使Flash控制器的性能和主机接口的性能相匹配。SDRAM主要用来存放缓冲的数据和系统的映射表以及一些元数据信息。DMA控制器控制数据在主机接口和SDRAM、主机接口和闪存控制器、SDRAM和闪存控制器之间的数据传输，可以加快数据的流动，减少数据传输的时间。每个通道都有独立Flash控制器，可以独立控制Flash的读写操作，从而不受其他通道的干扰。

发明内容

本发明解决的技术问题是针对现在多通道固态盘数据写入/读出速度低，磨损不均衡等问题，提出一种控制数据写入/读出的方法。

本发明提出的控制数据写入/读出的方法，包括以下处理步骤：

(1)SSD映射关系的建立。映射表是用来存放读写过程中逻辑地址和物理地址的映射关系的。文件系统请求的是逻辑地址，数据写入/读出时，访问的是SSD的物理地址。需要通过映射表，建立逻辑地址和物理地址的映射关系。

(2)通过DMA方式，将数据批量从主机接口或者SDRAM传送给Flash控制器。

(3)选择通道状态为ready的通道。

(4)优先服务读请求。根据步骤(3)选择的通道，从通道的读请求队列上取下一个读请求或者多个读请求，优先服务读请求。具体为：

首先，针对所述读请求队列中的任一读请求，根据该任一读请求的逻辑地址查询所述映射表，得到该读请求的物理地址及所在的chip；

其次，判断chip的状态，如果为ready，则该读请求即为所找到的可服务的读请求，否则，依次判断所述读请求队列中的其他读请求，直到找到所在chip状态为ready的读请求；

然后，根据所述所在chip状态为ready的读请求的物理地址，读取数据；

(5)如果没有可以服务的读请求，从写请求队列上取下一个或多个写请求，在步骤(3)选择的通道上，选择状态为ready的chip，将数据写入到该chip的空闲页，修改映射表。

优选的，所属步骤(1)中的映射表在系统掉电时，映射表需要回写到Flash。映射表数据和普通数据的写入频率是不同的，所以，为了使这两种数据的写入造成的磨损均衡，对映射表数据和普通数据不做区分，将映射表中的数据均匀存放在所述固态盘(SSD)的多个flash中。