[发明专利]作为系统盘的固态硬盘缩短上电时间的方法及系统

说明书

本发明公开了一种作为系统盘的固态硬盘缩短上电时间的方法及系统，涉及固态硬盘领域。该方法包括以下步骤：启动相关数据管理表中记录有每次上电过程被读到的LBA表项，每次SSD固件侦测到上电时，将启动相关数据管理表加载到SSD内存中，将启动相关数据管理表中的LBA表项依次更新到L2P表，直至L2P重建成功；上电过程中，如果主机读取请求命中L2P表中的LBA表项，直接响应主机读取请求；如果没有，则等待L2P重建成功后响应。本发明能缩短并固定SSD的上电响应时间。

技术领域

本发明涉及固态硬盘领域，具体是涉及一种作为系统盘的固态硬盘缩短上电时间的方法及系统。

背景技术

无论在个人电脑或者企业级的数据中心，SSD(Solid State Drive，固态硬盘)因为其优越的io throughput(高输入输出吞吐性能)/command latency(低时延)等特性，正变得越来越普及。固态硬盘的firmware(固件)需要维护一个从LBA(Logical BlockAddress，逻辑数据地址，host给每段数据分配的地址)到存储PPA(Physical PageAddress，物理数据地址，这里特指固态硬盘中的地址)的L2P映射表(Logical to Physical映射表，固态硬盘中逻辑到物理地址的映射表)，用做读写操作的地址转换。

随着固态硬盘的单盘容量正变的越来越大，L2P需要表示的容量也随之增大，例如逻辑容量为2TB的固态硬盘，如果采取4K单位的page base mapping(页映射方式)，每个PPA占4个byte(字节)，那么整段L2P表会有2GB的大小。无论采取何种映射方式：page mapping(页映射)/block mapping(块映射)/Hybrid mapping(混合映射)，如何在固态硬盘上电的时候用很快的时间来恢复L2P映射表，正变得越来越困难。

目前对于固态硬盘的应用，大致分成两类，一种作为系统盘，也就是通常说的装有操作系统的启动盘；另外一种是数据盘，里面并没有操作系统，只有主机存放的应用数据。

对于系统盘来说，无论应用在个人电脑或者企业存储阵列，其上电时除去响应的ADMIN命令不谈，主要是首先发读命令来加载引导分区信息(MBR或者GPT等方式)和操作系统(windows/linux等等)，以主流的windows操作系统下个人PC环境而言，针对SATA固态硬盘的主要的启动过程如下：

1.BIOS启动进入POST(整机上电恢复)过程，同时给固态硬盘供电。

2.在SATA物理层、链路层初始化完毕后，BIOS会通过发Identify/Get feature等ATA命令来初始化固态硬盘。

3.BIOS读取引导分区等信息，确认操作系统位置等信息。

4.BIOS读取操作系统，加载后控制权移交给操作系统。

5.操作系统初始化，读取相应操作系统内部文件。

6.操作系统自身初始化完毕后，读取系统驱动等信息并加载后，进入操作系统用户界面。

上面所列步骤中，主机(这里指system BIOS和操作系统)在上电过程中所需要读取的数据，都是固定的LBA，并且这部分数据，对固态硬盘而言，都属于“极冷”数据，也就是说，被写入更新的次数非常少，例如操作系统本身，而且可能只是在上电的时候被读到。

针对这种情况，SSD固件首先要“学习”上电需要哪些LBA，SSD固件需要维护一张bootup reference LBA table(启动相关数据管理表)，用来记录这些LBA，并可以根据具体情况添加和替换相应的LBA。同时，SSD固件还要将启动相关数据管理表在必要的时候按照一定算法写入闪存，确保上电时可以非常快地找到此表。