[发明专利]一种外存设备的非对称读写方法及NVM外存设备

说明书

本发明公开了一种外存设备的非对称读写方法及新型NVM外存设备，通过分离读写操作并使用非对称读写方法来工作；外存设备的非对称读写方法包括分离式的读写方法、动态粒度的写方法和多粒度的内外存映射方法；首先分离读写操作，再通过动态粒度写方法完成写操作，并使用多粒度内外存映射方法完成内外存的多粒度映射。本发明能避免写放大问题，减少PCIe口NVM存储设备的写数据量，提高PCIe口NVM存储设备的使用寿命和I/O性能。

技术领域

本发明属于存储技术领域，具体涉及一种外存设备的非对称读写方法及新型PCIe口NVM存储设备。主要用于避免写放大问题，减少PCIe口NVM存储设备的写数据量，提高PCIe口NVM存储设备的使用寿命和I/O性能。

背景技术

NVM存储设备是解决计算机系统存储墙问题的重要技术手段。DIMM和PCIe口NVM存储设备是目前主要的两类NVM存储设备，相比DIMM口NVM存储设备，PCIe口NVM存储设备具有较大的局限性，为了获得较高的传输效率PCIe接口以支持块访问方式为主，虽然可以改变每次传输的大小，但在效率和灵活性等方面远低于DIMM接口。有研究表明，访问PCIe口NVM存储设备时存储系统软件开销也占存储系统访问延迟的63％以上，因此提高相关系统软件的效率是一个关键。当前通过PCIe接口接入的存储设备一般均作为块设备管理，在管理和读写时均使用块粒度，不能利用NVM存储设备支持字节粒度读写的优势；而使用块粒度的写方式会带来写放大问题，这会严重降低PCIe口NVM存储设备的使用寿命；同时由于增加了实际写入NVM存储设备的数据量，从而降低了PCIe口NVM存储设备的I/O性能。而基于局部性原理，通过预读的方法能有效提高存储设备的读性能，同时读操作也不会影响NVM存储设备的使用寿命，因此选取较大粒度的读方式同样是提高PCIe口NVM存储设备读性能的有效手段。因此有必要改变管理和访问PCIe口NVM存储设备的方式，区分不同访问的特性，同时获得较高的读写性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种外存设备的非对称读写方法及新型NVM存储设备，以减少PCIe口NVM存储设备的写数据量，提高PCIe口NVM存储设备的使用寿命和I/O性能。

本发明出于降低PCIe口NVM存储设备的写数据量、提高PCIe口NVM存储设备的使用寿命和I/O性能的考虑，本设计分离读写操作，再通过动态粒度写方法完成写操作，并使用多粒度内外存映射方法完成内外存的多粒度映射。

一种外存设备的非对称读写方法，其特征在于通过分离读写操作并使用非对称读写方法来工作；所述外存设备的非对称读写方法包括分离式的读写方法、动态粒度的写方法和多粒度的内外存映射方法；具体包括以下步骤：首先分离读写操作，再通过动态粒度写方法完成写操作，并使用多粒度内外存映射方法完成内外存的多粒度映射。

分离读写操作能针对PCIe口NVM存储设备的特性，在保持以数据块为单位读操作的同时，改变写操作的管理方式，从而使用读写操作不同的特性，提高外存设备的I/O性能。

所述分离式的读写方法具体包括下列步骤：

步骤1，接收文件系统访问外存设备的请求，分析操作类型，为读操作转到步骤2，为写操作转到步骤3；

步骤2，外存设备使用基于数据块的读方法完成读操作，并将读出的数据反馈给文件系统；

步骤3，外存设备使用动态粒度的写方法完成写操作，并将结果反馈给文件系统。

动态粒度的写方法，以需要写入数据块的实际大小为依据传输和写入数据，避免写放大的问题，解决以数据块为单位执行写操作时存在额外传输和写入PCIe口NVM存储设备数据的问题，提高写操作的执行效率，延长PCIe口NVM存储设备的寿命。

所述的动态粒度的写方法包括下列步骤：