[发明专利]寿命周期感知的持久性存储

说明书

提供了一种用于寿命周期感知的持久性键值存储的系统和方法。在一些实施例中，所述方法包括：接收针对第一键的第一修改指令；使持久性存储设备的设备写入计数器增量；基于所述设备写入计数器的当前值，从所述持久性存储设备选择用于所述第一键的第一块；以及将所述第一键和相关联的第一值存储在所述第一块中。

技术领域

根据本公开的实施例的一个或多个方面涉及键值存储(key-value storage)，并且更具体地涉及一种用于寿命周期感知的持久性键值存储的系统和方法。

背景技术

在相关技术的持久性存储系统(诸如固态驱动器)中，可以根据例如基于要写入的数据的大小选择目标块并且可以试图减少碎片的拟合算法来将数据写入到可用的块。这种算法可能会导致预期寿命较短的数据(例如，在相对较短的时间间隔内可能在块中被修改和失效的数据)与预期相对较长的数据被写入到同一个块中。这可能会导致相对较大的写入放大因子(WAF)，因为垃圾收集操作可能会在长寿命的数据被修改之前就将其删除和移动。

因此，需要一种用于将数据存储在持久性存储装置中的改进系统和方法。

技术问题

典型的数据拟合算法可以会导致一个块中混合有短寿命数据和长寿命数据。混合可能会导致高的写入放大因子。本公开将提供一种用于将具有相似寿命的数据分派到同一个块中的系统和方法。

发明内容

在一些实施例中，一种键值(KV)持久性存储系统(例如，KV固态驱动器(SSD))根据估计的键值寿命、例如根据每个KV在其到期前(即，在接收到用于其修改或删除的指令之前)预期存储的时间长度来存储键值对(KV)。每个KV连同具有相似的估计键值寿命的其他KV一起存储在SSD的块中。因此，预期的是，任何块中的KV将几乎同时到期，垃圾收集(这将涉及重新定位未到期的KV)将仅涉及重新定位存储在块中的一小部分数据，因此写入放大因子将相对较小。

任何KV的估计键值寿命可以基于设备写入计数器，所述设备写入计数器在SSD中每次执行写入时进行增量。设备写入计数器的值可以记录在每个KV的修改历史中，并且每个KV的估计键值寿命可以基于修改历史。例如，历史上已经以包含相对较少的设备写入计数器增量的间隔修改的KV可能预期具有相对较短的寿命，而历史上已经以包含相对较多的设备写入计数器增量的间隔修改的KV可能预期具有相对较长的寿命。

根据本公开的实施例，提供了一种方法，其包括：接收针对第一键的第一修改指令；使持久性存储设备的设备写入计数器增量；基于设备写入计数器的当前值，从持久性存储设备选择用于第一键的第一块；以及将第一键和相关联的第一值存储在第一块中。

在一些实施例中，设备写入计数器是配置为针对在持久性存储设备中执行的每个写入操作而进行增量的计数器。

在一些实施例中，所述方法进一步包括更新第一键的修改历史，所述修改历史是基于设备写入计数器的当前值和在先前执行的修改指令期间设备写入计数器的值。

在一些实施例中，选择第一块包括基于第一键的预期键值寿命的度量来选择第一块。

在一些实施例中，所述方法进一步包括基于第一键的修改历史来计算预期键值寿命的度量。

在一些实施例中，所述方法进一步包括接收预期键值寿命的度量。

在一些实施例中，所述方法进一步包括接收针对第二键的第二修改指令，以及基于第二键的估计键值寿命来选择第二块。

在一些实施例中，第一块包括第一类型的存储单元，并且第二块包括不同于第一类型的第二类型的存储单元。

在一些实施例中：第二键的估计键值寿命大于第一键的估计键值寿命，并且第一类型的存储单元具有比第二类型的存储单元更长的寿命。

在一些实施例中，第一类型的存储单元是三级单元并且第二类型的存储单元是四级单元。