[发明专利]一种固态硬盘地址映射的方法

说明书

本发明公开了一种固态硬盘地址映射的方法，包括以下步骤：步骤S1：在SRAM中建立CMT、GMT、CMTnum和GTD；步骤S2：向CMT中插入映射项前，首先判断CMT缓存槽是否已满，已满则根据CMTnum中最大计数值批量剔除CMT中的映射项；步骤S3：服务连续写请求时，将连续映射项合并成一条插入到CMT中，用LEN表示其映射长度，并更新CMTnum中计数值；步骤S4：服务连续读请求时，若在CMT中未找到该映射记录，则查询SRAM中GMT，若仍未找到，将闪存中对应GMT加载到SRAM中。与现有技术相比，本发明中将多条连续映射记录合并成一条插入到CMT中，降低对缓存槽的占用；批量剔除CMT中映射项，降低GMT更新频率；SRAM中GMT服务文件系统的空间局部性请求，提高对连续数据的处理能力。

技术领域

本发明涉及数据存储领域，尤其涉及一种固态硬盘地址映射的方 法。

背景技术

固态硬盘(Solid State Driver，SSD)采用半导体作为存储介质。 其无需依赖任何机械装置、不需要寻道，从而降低了I/O请求访问延 迟，同时以功耗低、抗震防摔、体积小等优点逐渐取代机械硬盘。SSD 大多将闪存(NAND Flash)作为存储媒介，NAND Flash的存储方式 依赖其物理特性，现有文件系统不能直接访问或操作SSD，为使现有 文件系统无需做任何改动就能直接访问SSD，SSD使用软件的形式 把对NAND Flash的操作模拟成对磁盘的操作，软件层称为闪存转换 层(Flash Translation Layer，FTL)。FTL存在于文件系统和NAND Flash 之间，隐藏了现有闪存的一些物理特性，并只向文件系统暴露可操作 的逻辑块地址，而逻辑块地址到物理块地址之间的转换，全由FTL 来完成。SSD控制器利用FTL去管理NAND Flash阵列，使得数据 的存储得到了保障。FTL算法对整个SSD来说至关重要，且FTL的 优劣将直接影响到整个产品的性能。

其中地址映射是整个FTL的重要组成部分，它负责将文件系统下 发的所有逻辑块地址转换成NAND Flash可识别的物理块地址，同时 在逻辑块地址与物理块地址之间建立某种映射关系，映射关系会存放 到映射表中，供后续查询及更改。

当文件系统再次需要对指定逻辑块地址进行读写操作时，FTL首 先会在映射表中查询对应的映射关系，根据映射关系找到NAND Flash对应的物理块地址，从而服务文件系统相应的请求。

在现有地址映射算法中，基于需求的页级映射算法(DFTL)保留 了传统页级映射算法的高效性和灵活性，将所有的映射记录全部保存 到NAND Flash中，文件系统需要访问某个逻辑页时，根据其需求加 载相应的一部分映射表到SRAM中来服务此请求，这种基于需求的 策略极大地降低了映射表对SRAM的占用。

DFTL算法将物理块划分为两大类：(1)数据块，(2)全局转 换块。DFTL将文件系统下发的数据写入到数据块中；将页级映射表 写入到全局转换块中，页级映射表中存储的是从逻辑页LPN＝0一直 到逻辑页LPN＝MaxLPN的连续映射信息。若NAND Flash的物理页数量较多，导致页级映射表的容量较大，一个物理块可能无法保存整张 页级映射表，此时需要多个物理块作为全局转换块。但全局转换块仅 占用整个NAND Flash总容量的2％左右，其余均为数据块，不会影 响到用户的使用空间。全局转换块中的物理页称为全局映射表(Global Mapping Table，GMT)，同时设计了全局转换目录(Global TranslationDirectory，GTD)来记录所有GMT的物理地址，通过GTD 来查找对应的GMT从而找到所需的映射信息。通过基于需求的地址 映射，解决了页级映射表过大的问题，同时也将页级映射的灵活性保 留下来。另外，DFTL根据文件系统的时间局部性，即在一段时间内 可能再次访问之前所访问过的内容，设计了缓存映射表(Cache Mapping Table，CMT)，来缓存文件系统最近访问过的记录，减少GMT的读写次数，提高整个系统的读写性能。

但DFTL仍然存在一定的缺陷从而限制了整体性能：