[发明专利]一种固态硬盘冷热数据分离方法

说明书

本发明公开了一种固态硬盘冷热数据分离方法，包括步骤1，将固态硬盘的逻辑页按写入次数来对数据的冷热程度排序；步骤2，按照步骤1中冷热程度的排序，将冷热不同的数据分别组合写入新块。本发明将逻辑页按写入次数来对数据的冷热程度排序，并据此将冷热不同的数据分别组合写入新块，有效提高了冷热数据判断的准确性，提高了垃圾回收的效率。本发明会持续保留逻辑页的写入次数，并在垃圾回收后进行适当降级，既保留了间歇性频繁读写数据的热度记录，又可将前期频繁读写但后来不再修改的数据转为冷数据，适用于更多的应用环境。

技术领域

本发明属于固态硬盘技术领域，具体涉及到一种固态硬盘冷热数据分离方法。

背景技术

固态硬盘是一种具有非易失性数据存储功能的存储器，其存储的数据可断电长期保持。固态硬盘的读写操作是以页为单位进行的，擦除操作是以块为单位进行的，块的容量大于页。当一个块写满数据后，需要进行擦除才能写入新的数据。

用户按页读写固态硬盘的数据时，提供的地址是逻辑地址，固态硬盘会构建逻辑页与物理页映射表。写操作时，固态硬盘会分配新的物理页写入数据，然后将逻辑页的地址映射为物理页的地址存入映射表。读操作时，固态硬盘会在映射表中根据逻辑页地址查找物理页地址，然后读取对应物理页的数据。由于固态硬盘的块可以擦除的次数有限，当用户修改某逻辑页数据时，固态硬盘不会将该页对应的块擦除后重新写入数据，而是会将该数据的物理页标记无效，然后分配新的空白物理页写入该页数据，最后将该页的逻辑地址映射到新的物理地址上。

在上述的操作过程中，经常被更新的数据被称为“热数据”，而相对较少更新的数据被称为“冷数据”。

当固态硬盘使用一段时间后，无效的物理页会增加，固态硬盘的可用容量会减少，此时需要通过垃圾回收，将有效页和无效页混杂的块中的有效物理页搬移到新块中，重新映射逻辑页；然后对旧块进行刷新，使旧块重新可写。如果一个块中有效的冷热数据混杂，则热数据所在的页会很快变为无效，降低垃圾回收的效率。

为此，有从业者提出一些关于固态硬盘中“热数据”和“冷数据”的管理策略。

例如中国专利申请CN201611224393.X公开了一种固态硬盘冷热数据分离方法利用垃圾回收本身的特性来被动分离冷热数据，当一个块的热数据由于不断更新而逐渐标记无效，则该块中有效的冷数据比例升高，此时对该块进行垃圾回收，则新组合的块中冷数据的比例会上升，实现冷热数据的逐渐分离，但是该方法需要的时间长，而且可能需要多次垃圾回收才能降低热数据比例，对减少块的擦除次数效果不佳。此外，对间歇性频繁读写的热数据页，此方法无法进行分离。

又例如中国专利申请CN201811463362.9公开了一种固态硬盘冷热数据分离方法、装置及设备根据某逻辑地址页前一次写数据的时间来判断该块是否存储热数据。如果该逻辑地址页前一次写数据与此次写数据的间隔时间不大于某阈值时间，则判断该页数据为热数据，会将此数据写入热数据区块；如果该逻辑地址页前一次写数据与此次写数据的间隔时间大于某阈值时间，则判断该页数据为冷数据，会将此数据写入冷数据区块。该方案可以识别频繁读写的热数据，但上述阈值时间难以确定，且对间歇性频繁读写的情况会导致该数据在热数据区块和冷数据区块反复搬移，反而增加块的擦除次数，降低固态硬盘寿命。

又例如中国专利申请201910773717.2公开了一种SATA固态硬盘冷热数据分离的方法及其装置通过主机通过SATA协议主动告知固态硬盘写入数据是否冷热数据的方式来确定冷热数据，可以较好地分离冷热数据，但需要主机的应用层专门适配，通用性不高。

由上可知，目前固态硬盘冷热数据分离方法的效果不太理想。尤其是，遇上间歇性频繁读写的情况，上述现有技术均无法进行有效识别。

发明内容

针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种原理简单、易实现、能提高冷热数据判断的准确性、提高垃圾回收效率的固态硬盘冷热数据分离方法。采用以下技术方案：