[发明专利]一种固态盘内存分区方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机外存储设备领域，具体涉及一种基于闪存的固态盘中内存的分区方法。

背景技术

固态盘是近十年出现的一种新型计算机外存储设备。通常，固态盘分一下几种类型：基于闪存的固态盘、基于动态随机存储器的固态盘、基于其他固态介质的固态盘。在本发明专利中的固态盘特指基于闪存的固态盘，一下简称固态盘。闪存是一种具有高密度，大容量，非易失性等特点的新型存储介质，它相对磁介质，具有较低的读写延时、较低的能耗；但是闪存芯片自身存在的一些缺陷限制了这类存储器的应用。其一，必须先擦除后写入，擦除操作的单元为块，写入操作的单元为页，一个块中有多个页。其二，闪存的擦除次数是有限的。因为先擦后写的原因，闪存中需要一个映射表来记录逻辑地址与物理地址之间的关系(称之为映射关系)。固态盘中除了一个处理器、大量的闪存芯片外，还有一个或多个内存芯片。相对闪存，内存的读写速度较为快速。

固态盘中的内存通常有两个作用：存放映射关系、做数据缓存区。映射关系需要被快速读写，所以必须存放在内存中。数据缓存区是用户数据在内存中存放的区域，它利用一段时间内，请求可能重复出现的特点，将重复出现的请求通过访问内存而直接被响应，减少访问闪存的次数。这提高了固态盘的性能，同时减少了闪存的写操作次数，降低了擦除次数，从而提高了固态盘的寿命。数据缓存区越大，请求直接访问内存的次数也就越多，所以固态盘的性能就会越好。通常，因为固态盘中，所有的映射关系总量较大，在内存中只能存放部分映射关系，其他映射关系存放在闪存中。当请求的数据的映射关系不在内存中时，需要先将映射关系读出，然后再读写数据；相反，如果映射关系在内存中，可以直接读写请求的数据。因此，越多的映射关系存放在内存中，意味着更好的固态盘性能。可以看到，内存存放映射关系区域和数据缓存区域对内存的有限空间，存在一个争用的问题，即如何分配内存空间给映射关系区域和数据缓存区域的问题。

传统的解决方法是一种固定比例的方法，既映射关系区域和数据缓存区域的内存大小比例是固定的。例如两者大小是1∶1，数据缓存区和映射表所占用的空间大小一样。这种固定比例方法的问题是，不能很好地适应应用环境的变化，因为不同的应用环境下，对数据缓存区和映射关系区域大小的需求不尽相同，这种固定比例的方式将影响固态盘的整体性能。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于，提出一种固态盘的内存分区方法，在不增加固态盘的系统开销和软件开销的前提下，获得数据缓存区和映射关系区域之间的最佳比例关系，确保固态盘在不同负载下均能取得最佳或者接近最佳的性能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种固态盘的内存分区方法，包括如下具体步骤：

(1)建立两个计数器P_M和P_B，分别用于记录因为内存中映射关系区域过小导致的第一额外操作开销，以及因为内存中数据缓存区域过小导致的第二额外操作开销。

其中，所述第一额外操作开销包括将映射关系读出过程所消耗的时间，以及将映射关系写回闪存过程所消耗的时间；第二额外操作开销指数据写回闪存过程消耗的时间。

(2)根据读写请求的状态更新计数器P_M和P_B，具体为：

对于读请求，首先从内存中寻找该请求的映射关系，如果该映射关系不在内存中，需要首先将映射关系从闪存中读出，同时查找内存中的映射关系区域是否还有空闲空间，如果有，则将所述读出的映射关系存放在内存的映射关系区域，然后更新计数器P_M；如果没有，首先将映射关系区域中旧的映射关系写回闪存，然后将所述读出的映射关系保存到内存中，最后更新计数器P_M。

对于写请求，首先在内存的数据缓存区中寻找该写请求数据，如果该写请求数据的旧数据不在数据缓存区，查看内存的数据缓存区是否还有空间，如果有，则将该写请求数据直接写到内存的数据缓存区；如果没有，则将数据缓存区中的旧数据写回闪存，然后将该写请求的数据写到内存的数据缓存区，最后更新计数器P_B。

(3)每响应一次读写请求或一定周期之后，调整内存中映射关系区域和数据缓存区域的大小比例，即计算当前状态下，内存中映射关系区域和数据缓存区域的最佳大小比例。

(4)根据上述获得的映射关系区域和数据缓存区域的理论最佳比例，实时调整内存的组成，完成固态盘内存实时分区。