[发明专利]一种SSD写带宽控制方法

说明书

本发明公开一种SSD写带宽控制方法，本方法在SSD写操作进入性能稳态阶段后，将新数据写流程划分为多个流程控制任务，每个流程控制任务的目标为：在尽可能完成1个Block回收操作的前提下，保证新数据写带宽的稳定性，即根据回收Block的有效数据量确定当前流程控制任务要发送的Page Program请求数量和每笔请求的时钟周期，并按照计算结果执行所有Page Program请求的发送操作。本方法可以进一步提高SSD写性能稳定性。

技术领域

本发明闪存存储控制领域，尤其涉及SSD写带宽控制方法。

背景技术

固态硬盘(Solid State Drive，SSD)得益于其高带宽、低延时、低功耗的特性，正在企业级存储中逐渐替代机械硬盘。当前绝大多数SSD使用Nand Flash作为存储介质保存用户数据，保证了用户数据的非易失性。Nand Flash主要通过块(Block)、页(Page)结构管理数据，按Page读写，按Block擦除，且不支持覆盖写操作，因此，在对SSD执行写入操作时，会将所接收数据持续写入空白Block中，当空白Block降低到特定阈值后，会启动垃圾回收(Garbage Collection，GC)操作，将包含无效数据较多的非空白Block中的有效数据读取出来，并写入到新的空白Block中，最后对被回收的非空白Block执行擦除操作，释放出新的空白Block。由此可知，SSD执行写操作进入稳态并启动GC操作后，不仅会向Nand Flash中写入新数据，还有可能写入已经存储于Nand Flash中的老数据。为了防止新数据写入过快而导致的空白Block耗尽问题，需要在启动GC后控制新数据的Nand Flash写带宽，保证在GC操作停止之前，SSD中的空白Block数量呈正增长状态。

现有的SSD写带宽控制方法主要是基于当前非空白Block数量调整新数据写带宽，即一段时间内，非空白Block数量越多，新数据写带宽越高。该方法实现后的理想状况为：进入稳态后，单位时间内空白Block的消耗量与释放量相同，空白Block总量不变，并且新数据写带宽稳定。然而实际情况下，由于Nand Flash性能波动或是其他不可抗力，导致某个时间段内新数据写带宽设置过高或过低，空白Block总量处于波动状态，新数据写带宽需要执行多次调整才能使空白Block总量进入稳定状态。造成该现象的原因为设置新数据写带宽时只能依赖空白Block总量进行调整，可参考信息有限，无法准确配置带宽，导致带宽反复波动。如果扩展可参考信息量，基于GC操作中待回收Block中的有效数据量来配置新数据写带宽，则能够最大限度降低带宽波动，保证性能稳定性。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种SSD写带宽控制方法，用于进一步提高SSD写性能稳定性。

为了解决所述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种SSD写带宽控制方法，本方法在SSD写操作进入性能稳态阶段后，将新数据写流程划分为多个流程控制任务，每个流程控制任务的目标为：在尽可能完成1个Block回收操作的前提下，保证新数据写带宽的稳定性，即根据回收Block的有效数据量确定当前流程控制任务要发送的Page Program请求数量和每笔请求的时钟周期，并按照计算结果执行所有Page Program请求的发送操作，当前流程控制任务要发送的Pagc Program请求数量计算公式为：每笔请求的时钟周期就是相邻2笔Page Program请求之间的时间间隔，其计算公式为：

其中R_{page_prog}表示当前流程控制任务要发送的Page Program请求数量，C_valid表示1个Block中的总数据量，OP表示待回收Block上的无效数据百分比，C_page表示Page的数据量，T_Erase表示1个Block的擦除时间，P_Write表示Nand Flash有效数据写带宽，P_Read表示NandFlash有效数据读带宽，T_total表示新数据写和GC读写擦的总时间。