[发明专利]一种SSD主机休眠优化的方法

说明书

本发明公开了一种SSD主机休眠优化的方法,其特征在于增加模式识别引擎，主机触发进入休眠时，先检查是否已经完成模式识别，如果已经完成则直接根据主机命令访问的数据的逻辑块地址是否落入休眠逻辑块地址范围，如果落入则将该命令访问的数据写入主机休眠数据区，所述主机休眠数据区设置在SLC区域；如果没有落入休眠逻辑块地址范围，则直接将数据写入用户数据区；如果未完成模式识别，则记录每个命令访问的数据的逻辑块地址范围，同时将数据写入用户数据区；当主机上电触发恢复时，先检查是否已经完成模式识别，如果已经完成则直接从主机休眠数据区加载休眠数据。可有效降低主机特定场景数据写入的写放大可有效地提升产品竞争力。

技术领域

本发明涉及存储技术领域，尤其涉及一种SSD主机休眠优化的方法。

背景技术

SSD(固态硬盘)已经被广泛应用于各种场合，目前在PC市场，已经逐步替代传统的HDD，从可靠性和性能方面为用户提供较好的体验。

作为SSD的主要存储介质，NAND一直在更新换代。随着工艺的演进，颗粒的可靠性面临较大的挑战，配合一定的纠错策略，颗粒可以提供一定的擦写次数。

在NAND固定擦写次数的前提下，由于写放大的存在，SSD能够提供给Host写入的数据量会下降。如何降低写放大，是提高SSD寿命的关键因素。在PC用户模型下，除了用户显式写入的数据，如Excel、Word…文件会产生NAND的写入，系统隐性地也会产生较大的写入数据，如文件系统、缓存文件等等。而在这当中，随着操作系统的升级换代，其引入的快速恢复技术–休眠，是引发系统隐性写放大的重要因素之一。

随着新的OS对于开机恢复时间以及功耗的诉求越来越高，其在特定场景下会将当前工作场景下的数据备份到SSD上，同时将系统掉电；开机后，从对应的存储空间加载信息，从而实现快速开机。

由于此过程比较频繁，且伴随着大量的数据写入，对于SSD来说，由于写放大的存在，会导致SSD消耗过多的擦写次数，进而极大地影响了SSD寿命。

图1是SSD内部数据存储示例；为了加快访问速度，一般对于TLC类型的SSD都会分出一部分的空间转换为SLC类型或者直接增加部分SLC类型的存储空间，将需要频繁访问的系统管理数据存储在SLC区域上，如映射表、坏块表等等，其具备访问速度快，可靠性高的特定。但其物理空间较小，一般为盘容量的1％左右；将主机Host写入的用户数据存储在TLC区域中，存放主机写入的数据，容量大，访问速度和可靠性相对较低。

图2是常规主机休眠流程图。主流OS的特定场景存储、恢复的流程,以下以Window休眠为例进行说明：

当主机触发进入休眠流程时，会将CPU Register(寄存器)以及DRAM中的进程数据、缓冲区等进行压缩Compression，并按照OS所定义的封包格式进行打包Format，然后写入到SSD特定的文件上，如hiberfil.sys；完成写入后，主机发送刷新缓存指令FlushCache,确保数据写入到SSD NAND上；最后发送安全关机的命令。

当主机触发休眠恢复流程时，上电后首先读取之前保存的文件hiberfil.sys的头文件，解析上次保存的信息；加载对应的文件内容也就是休眠数据到主机端进行解压Decompression和提取Extract，并放置到匹配的位置(CPU Register或者DRAM)；当完成所有的场景数据恢复后，由于CPU的运行上下文都和掉电前保持一致，所以CPU可以继续运行，极大地加速了开机恢复过程。

在休眠恢复流程的最后，主机会通过特殊的命令标识休眠文件无效：将hiberfil.sys的头字段清0,或者将头字段状态修改为”WKUP”等状态，或者将hiberfil.sys的文件主体TRIM(修剪)掉等等……具体策略和OS以及文件系统的版本关联。