[发明专利]一种在固态盘阵列中实现空间释放的方法及装置

说明书

本发明公开了一种在固态盘阵列中实现空间释放的方法及装置，涉及存储技术领域，其方法包括：固态盘阵列通过解析主机发送的空间释放命令，获取待释放空间的卷和释放区间信息；固态盘阵列根据所获取的待释放空间的卷信息，在多个固态盘组成的RAID虚拟盘中查找所述卷的待释放条带；固态盘阵列根据所查找到的待释放条带和所述释放区间信息，对所述条带占用的存储空间进行释放处理。本发明在配置RAID的固态盘阵列中，保证在unmap操作时RAID条带的一致性，同时释放时的碎片能够进行合并处理。

技术领域

本发明涉及存储技术领域，特别涉及一种在固态盘阵列中实现空间释放的方法及装置。

背景技术

SSD(Solid State Drives，固态硬盘)是基于nand闪存的一种新型硬盘，由控制单元和存储单元(flash芯片)组成。它不像传统机械硬盘那样利用磁特性存储，读写时需要靠机械部件，像马达，盘片，磁头等操作，固态盘在速度，抗震性，功耗，重量等方面要远远优于机械硬盘。

固态盘使用的闪存芯片由多个平面组成，而每个平面又被分成几千个块，每个块通常由64-128个页组成。闪存支持三种主要操作：读、写、擦除。读写操作是在页中执行，擦除操作是清除一个块中的所有页，必须在块中执行，写之前必须做擦除操作。一个块经过一定次数的擦除后(通常是10000～100000次)会损耗。由于闪存有有限的擦除次数，SSD的寿命通常也是有限制的。固态盘内部通过磨损均衡算法使固态盘的每个块写入次数尽量均衡。

固态盘阵列是由固态盘组成的RAID(Redundant Array of Independent Disks，独立磁盘冗余阵列)阵列，用于对数据进行冗余保护。RAID条带包括数据部分和校验部分，当其中一块盘数据损坏时，损坏的数据可以根据其它盘的数据进行恢复。根据冗余级别，RAID类型有RAID1、RAID5、RAID6等。

当我们在主机删除一个文件时，文件系统把这些数据占用的地址标记为‘空’。但这只是在文件系统层面的操作，硬盘本身并不知道那些地址的数据已经‘无效’。主机通过unmap命令通知固态盘阵列释放无效的空间。这样可以增加固态盘的空闲空间，改善磨损均衡的效果。

主机通知固态盘阵列释放无效空间时，释放的地址区间可能不是一个完整的条带，而是条带的其中一部分。如果仅对条带的部分空间进行释放，被释放空间的数据会重新初始化，导致RAID条带校验和不一致。

在“System and Method to Keep Parity Consistent in an Array of SolidState Drives when Data Blocks are De-Allocated”专利(专利号8,938,584)中，提出的方案是在释放条带的部分空间时，等释放操作返回后，重新计算条带的校验和。这个方案有如下缺点：1)校验和重新计算后，需要增加一次固态盘的校验和写入过程。对于固态盘来说，多一次写入，总使用次数就要少一次。2)校验和重新计算依赖于释放区间的初始化数值，方案中假定的初始值是全0。不同厂家的固态盘初始值可能有差异，这个无法完全保证一致。

另外有些方案在空间释放时，仅对完整的条带进行释放，对条带碎片没有处理。这样如果释放空间是条带的一部分时，这部分空间无法释放，造成碎片积累。

发明内容

根据本发明实施例提供的方案解决的技术问题是在配置RAID的固态盘阵列中，不能保证在unmap操作时RAID条带的一致性。

根据本发明实施例提供的一种在固态盘阵列中实现空间释放的方法，包括：

固态盘阵列通过解析主机发送的空间释放命令，获取待释放空间的卷和释放区间信息；

固态盘阵列根据所获取的待释放空间的卷信息，在多个固态盘组成的RAID虚拟盘中查找所述卷的待释放条带；