[发明专利]并行闪存转换层方法与系统

说明书

技术领域

本发明涉及计算机存储技术领域，特别涉及一种并行闪存转换层方法与系统。

背景技术

目前，NAND闪存被广泛应用于移动电子产品，如移动电话、MP3/MP4播放器、数码相机、掌上电脑、平板电脑、笔记本电脑等。通常闪存用于取代磁盘驱动器，作为非易失性的二级存储介质。与磁盘相比，闪存允许随机访问，具有能耗低、吞吐量高、体积小、抗冲击和便携性等优点。移动电子设备制造商和用户越来越重视闪存的主要原因是，NAND闪存的容量不断增加，但其价格却不断下降。然而，NAND闪存写入和擦除操作消耗的时间较长是存储系统主要的性能瓶颈。

闪存转换层(FTL，Flash Translation Layer)是文件系统和下层闪存的一个中间层，为文件系统提供一个同磁盘一样的操作接口。使用闪存转换层可以将闪存的擦除操作延后，使应用程序正常快速运行。一般来说，闪存转换层不能减少文件系统对闪存的写操作，因为它的核心是提供逻辑地址到物理地址的映射。

闪存转换层可分为三类：页映射、块映射和混合映射闪存转换层。页是读写闪存的基本数据单元。块是闪存擦除操作的基本数据单元。页映射闪存转换层有较好的性能，但需要较多的内存来存储地址映射信息。块映射闪存转换层可以节省大量用于存储映射信息的内存空间，但他们的性能比较低。混合映射闪存转换层提供高性能和低内存要求的平衡，然而通常过于复杂、不容易实现。

传统闪存转换层很少考虑到闪存所提供的并行操作属性，NAND闪存写入和擦除操作消耗的时间制约了电子产品的闪存存储性能。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一。

为此，本发明的第一个目的在于提供一种并行闪存转换层方法，该方法通过并行读写，充分利用并行闪存的优良特性，减少写入和擦除时间，从而降低复杂度，获得高性能。本发明的第二个目的在于提供一种并行闪存转换层系统。

为达到上述目的，本发明第一方面的实施例提出一种并行闪存转换层方法，包括如下步骤：建立页组和块为单位的混合地址映射机制，其中，页组可分为逻辑页组和物理页组，块可分为逻辑块和物理块；当文件系统发送的I/O请求的数量超过预设请求阈值时，建立I/O请求队列，并将超出所述预设请求阈值的I/O请求放入所述I/O请求队列；根据所述混合地址映射机制对所述I/O请求队列中的I/O请求分为多组I/O请求子队列，对所述每组I/O请求子队列并行读写操作，其中，每组所述I/O请求子队列包括多个I/O请求，所述多个I/O请求可并行操作。

根据本发明的并行闪存转换层方法，充分发掘并利用并行闪存的并行属性，能够自动的将并行闪存上的可并行操作进行同时处理，以此减少处理数据输入输出和存储系统垃圾回收的时间，并且减少用于存储映射信息的内存空间，从而降低复杂度，提升存储系统的效率，获得高性能。

在本发明的一个实施例中，所述建立页组和块为单位的混合地址映射机制，进一步包括：将并行闪存划分为多个物理块，以及将每个所述物理块划分为多个物理页组；

将逻辑块数据划分为多个逻辑页组；

在所述并行闪存的物理块上将所述物理页组分配至所述逻辑页组；

当所述逻辑页组更新时，重新将对应的所述物理块上的所述物理页组分配至所述逻辑页组。

在本发明的一个实施例中，如果所述逻辑块更新后的数据超过对应的所述物理块的所述物体页组的存储容量后，对所述逻辑块分配新的物理块。

在本发明的一个实施例中，对同一个所述逻辑页组的多个所述物理页组设置标示符，其中，所述标示符用于指示所述物理页组为有效数据或无效数据。

在本发明的一个实施例中，其特征在于，设置每个所述页组的大小为2-4千字节，且每个所述块的大小为128-256千字节。

在本发明的一个实施例中，所述对所述每组I/O请求子队列中的I/O请求并行读写操作在可并行的存储电子板上执行。

在本发明的一个实施例中，所述可并行的存储电子板大小为256或512兆字节。

在本发明的一个实施例中，所述的并行闪存转换层方法还包括如下步骤：

根据所述物理页组的标示符，回收标记为无效数据最多的数据块，建立回收块集合；

从所述回收块集合中查找可并行擦除的物理块，并对所述可并行擦除的物理块进行并行擦除操作。

在本发明的一个实施例中，并行闪存转换层方法还包括如下步骤：

设置空闲块列表，其中，所述空闲块列表存储有擦除后的物理块；