[发明专利]用于促进多流顺序读取性能改进并减少阅读放大的方法和系统

说明书

一个实施例提供了一种便于数据管理的系统。该系统通过存储设备经由来自多个流的读取请求接收第一多个逻辑块地址(LBA)和对应的流标识符。所述系统基于对应于LBA的流标识符将相应的LBA分配给多个队列中的第一队列。响应于确定第一队列中的第二多个LBA具有顺序相似的模式：系统从存储设备的非易失性存储器中检索与第二多个LBA相关联的数据；该系统将检索到的数据和第二多个LBA存储在存储设备的易失性存储器中，同时绕过数据处理操作。

技术领域

本公开一般涉及数据存储领域。更具体地，本公开涉及一种用于促进多流顺序读取性能改进并减少读取放大的方法和系统。

背景技术

今天，各种存储系统被用于存储和访问数量不断增加的数字内容。存储系统可以包括具有一个或多个存储设备或驱动器(例如固态驱动器(SSD))的存储服务器。数据可以存储在SSD的非易失性存储介质中，例如非与(NAND)闪存中。SSD随着容量和并行度的提高而不断发展。但是，文件系统继续使用比NAND闪存的基本读取单元(例如16KB)相对较小的访问粒度(例如4KB)。结果，从NAND页物理读取的大部分数据在被感测后被丢弃。这可能会导致非平凡(non-trivial)的读取放大和增加发出的读取操作数量，这会增加读取请求的整体延迟。此外，发出的读取操作会增加“读取干扰”(例如，从给定NAND闪存单元读取的耦合效应会影响相邻单元)，并可能导致存储数据的质量和可靠性下降。

读取操作包括随机读取请求和顺序读取请求。虽然随机读取请求可能不遵循任何可识别的模式，但顺序读取请求会遵循基于连续或顺序逻辑块地址(LBA)的可预测性的可识别模式。减少发出的读取操作(例如，访问NAND页)的数量的一种当前解决方案是将几个(例如，四个)连续LBA放置在同一物理NAND页中，这允许系统从NAND闪存一次读取操作所有四个LBA，而不是四个单独的读取操作。但是，在多流场景中，请求的LBA可能会被SSD交错且无序地接收，这类似于随机读取，并且可能导致上述相同的挑战，例如读取延迟和读取放大增加以及SSD的性能和寿命下降。

发明内容

一个实施例提供了一种便于数据管理的系统。该系统通过存储设备经由来自多个流的读取请求接收第一多个逻辑块地址(LBA)和对应的流标识符。所述系统基于对应于LBA的流标识符将相应的LBA分配给多个队列中的第一队列。响应于确定所述第一队列中的第二多个LBA具有顺序相似的模式：系统从所述存储设备的非易失性存储器中检索与所述第二多个LBA相关联的数据；该系统将检索到的数据和所述第二多个LBA存储在所述存储设备的易失性存储器中，同时绕过数据处理操作。

在一些实施例中，响应于基于预定阈值确定所述第一队列中的第二多个LBA不具有顺序相似的模式，所述系统执行以下操作：该系统从所述存储设备的非易失性存储器中检索与所述第二多个LBA相关联的第一数据。所述系统避免将检索到的所述第一数据和第所述第二多个LBA存储在所述易失性存储器中。所述系统对检索到的所述第一数据执行数据处理操作，所述数据处理操作包括纠错码(ECC)解码和循环冗余校验(CRC)。所述系统将处理后的第一数据作为无错误数据返回给请求应用程序。

在一些实施例中，所述数据处理操作包括纠错码(ECC)解码和循环冗余校验(CRC)。

在一些实施例中，所述多个队列包括先进先出(FIFO)队列。

在一些实施例中，所述系统基于预定阈值来确定所述第一队列中的个第二多个LBA具有顺序相似的模式，并且该确定对于分配给第一队列的第一LBA和第二LBA，进一步包括以下操作：系统截断第一LBA和第二LBA的最低有效位。系统基于逐位异或比较截断的第一LBA和截断的第二LBA以获得第一结果。所述系统将所述第一结果和第二结果累加，所述第二结果来自分配给所述第一队列的截断LBA的比较对。所述系统根据所述累加结果跟踪当前匹配结果的数量。