[发明专利]一种提高SSD写性能一致性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及固态硬盘控制技术，特别涉及一种提高SSD写性能一致性的方法。

背景技术

对于企业级的固态硬盘(SSD)而言，仅仅用性能和IOPS(Input/OutputOperations Per Second即每秒进行读写(I/O)操作的次数)去考量SSD是不全面的。更重要的是服务质量，即Qos(quality of service)。

服务质量(Qos)指的是SSD性能的一致性，特别针对4KB随机写业务的服务质量，针对4KB随机写的性能的一致性。在企业级应用环境下，写入SSD的数据是密集型的，即会一直有数据往SSD中写，由于数据缓存cache(DRAM)的存在数据写到cache后，主机就认为该笔数据传输完成了，所以写命令的性能取决于cache的剩余量，如果cache有余量，则数据会很快传完，传完即写完,性能高；如果cache没有余量，则需要等待SSD把cache中数据写入到Nand Flash介质，腾出足够的cache后才能响应命令，此时性能低；主机往cache中写数据(Host to DRAM简称为H2D)和cache往Nand Flash写数据(DRAM to Nand简称D2N)可以并行工作，图1是SSD写入数据的通路图；主机HOST通过H2D向SSD写入数据，SSD控制器接收到主机的写入命令时，接收数据并存储在数据缓存中；SSD控制器在根据一定的策略后台将缓存中的数据写入Nand Flash中；由于Nand Flash介质的特性，在主机持续往SSD写数据时，SSD内部的算法模块FTL需要对Nand Flash上的旧数据做一些诸如垃圾回收、磨损均衡、内部管理数据写入的操作，达到延长介质使用寿命、保持介质性能的目的。即SSD内部FTL会不定时的对Nand Flash做一些读写操作，这个时候这些内部操作会和D2N的写操作抢夺Nand Flash的带宽，即D2N的带宽将会急剧减少，cache腾出余量的速度变缓慢，直接导致H2D的性能变差。如图2是SSD的性能表；由于内部操作会和D2N的写操作抢夺Nand Flash的带宽，造成SSD的性能会发生抖动，忽高忽低，存在性能一致性很差的问题。

发明内容

针对以上缺陷，本发明目的是如何减小SSD性能特别是写性能的波动，提高性能一致性。

为了解决以上问题本发明提出了一种提高SSD写性能一致性的方法，其特征在于增加定时检测缓存往Nand Flash写数据D2N写速率的检测模块，当检测到D2N的写速率小于当前主机往缓存中写数据H2D的写速率时，根据D2N的写速率和H2D的写速率的差值，控制逐步降低H2D的写速率，逐步降低到与D2N的写速率相同，当D2N的写速率和H2D的写速率相同时，缓存也刚好达到满状态；当检测到D2N的写速率突然大于当前主机往缓存中写数据H2D的写速率时，根据D2N的写速率和H2D的写速率的差值，控制逐步提高H2D的写速率，逐步完全提高到H2D的写速率的极限带宽，控制逐步提高H2D的写速率的过程中一直保持缓存低于满状态。

所述的提高SSD写性能一致性的方法，其特征在于D2N的写速率和H2D的写速率通过每毫秒内通过的数据量来标识写速率的大小，检测模块每毫秒更新一次。

所述的提高SSD写性能一致性的方法，其特征在于根据触发SSD内部数据管理工作的不同阶段将SSD写数据划分为3种状态，分别为：稳态阶段、触发阶段和结束阶段。

所述的提高SSD写性能一致性的方法，其特征在于所述稳态阶段为SSD内部数据管理没有触发，D2N的写速率保持大于H2D的写速率，允许H2D的写速率按极限速度写入。

所述的提高SSD写性能一致性的方法，其特征在于所述触发阶段为SSD内部数据管理触发，D2N的写速率突然急剧下降，小于H2D的写速率。

所述的提高SSD写性能一致性的方法，其特征在于所述结束阶段为SSD内部数据管理完成，D2N的写速率突然急剧上升，大于H2D的写速率。

所述的提高SSD写性能一致性的方法，其特征在于当检测模块检测到D2N的写速率突然急剧下降，小于H2D的写速率，SSD写数据进入触发阶段，控制H2D的写速率匀速下降到与D2N的写速率相等，之后保持该H2D的写速率和缓存满状态。

所述的提高SSD写性能一致性的方法，其特征在于当检测模块到D2N的写速率突然急剧上升，大于H2D的写速率，SSD写数据进入结束阶段，控制H2D的写速率匀速上升到与D2N的写速率相等，上升过程缓存低于满状态，并逐步保持空闲状态。