一种SSD中RAID的实现方法技术

本发明专利技术公开了一种SSD中RAID的实现方法。它的实现方法包括如下两个方面：（1）Logic Block重映射：将当前使用的block编号和实际的物理block隔离，在二者加之间建立一个映射表，当实际物理块发生错误的时候，用NAND的冗余保护空间获取新的block，用以替换出错的block，替换之后的新的block的逻辑编号没有发生变化；（2）RAID组的选择：在选择RAID组的时候，将没有强相关性的block做RAID处理；在NVM Set内部做RAID处理，以实现不同NVM Set之间的I/O隔离。本发明专利技术的有益效果是：利用Bad block映射关系表降低RAID复杂度，提供稳定的读写性能；使用灵活的RAID关系组实现I/O隔离。

【技术实现步骤摘要】
一种SSD中RAID的实现方法
本专利技术涉及SSD相关
，尤其是指一种SSD中RAID的实现方法。
技术介绍
SSD（SolidStateDisk）固态硬盘是一种主要以闪存作为非易失性存储器的数据存储设备。随着NAND技术发展，固态硬盘每GB的成本正在下降，在数据中心以及个人电脑上都开始大批替代HDD。NANDFlash有单层式存储（SLC）、多层式存储（MLC）、三层式存储（TLC）以及四层式存储（QLC）。3DNAND技术使得SSD的存储密度得到快速的提高。TLC/QLC的错误率很高，需要使用先进的ECC算法来进行纠错。RAID（RedundantArrayofIndependentDisks），独立冗余磁盘阵列是一种把多块独立的硬盘（物理硬盘）按不同的方式组合起来形成一个硬盘组（逻辑硬盘），从而提供比单个硬盘更高的存储性能和提供数据备份技术。SSD系统由一个或多个通道组成，每个通道可以连接多个闪存颗粒，每个颗粒内部又可以按照Target、Lun、Plane等来进行划分，因此可以在SSD系统内部创建RAID来保护数据，提高可靠性。已有的专利使用固定的物理地址来创建RAID，有以下问题：读写性能和延迟，当固定物理地址中出现坏块时，RAID组需要跳过坏块，导致读写性能出现降低，性能不够稳定，以及延迟增加。系统隔离性，如果将SSD划分为多个NVM集和，固定物理地址创建RAID，导致NVM组之间会相互影响，失去隔离性的特性。
技术实现思路
本专利技术是为了克服现有技术中存在上述的不足，提供了一种性能稳定高的SSD中RAID的实现方法。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种SSD中RAID的实现方法，每片NANDFlash颗粒包含一个或多个Target，每个Target中包含一个或多个Die，每个Die中包含一定数量的块，每个块中包含一定数量的页，其中块为NANDFlash擦除操作的最小单元，页为NANDFlash读写操作的最小单元，实现方法包括如下两个方面：（1）LogicBlock重映射：将当前使用的block编号和实际的物理block隔离，在二者加之间建立一个映射表，当实际物理块发生错误的时候，用NAND的冗余保护空间获取新的block，用以替换出错的block，替换之后的新的block的逻辑编号没有发生变化；（2）RAID组的选择：在选择RAID组的时候，将没有强相关性的block做RAID处理；在NVMSet内部做RAID处理，以实现不同NVMSet之间的I/O隔离。SSD中NVM的erase单位为Block，读写的单位为Page/Sub-Page，一个Block包括多个Page，将NVM颗粒（CE），Target，Lun统一用LUN来处理。把Block抽象为LogicBlock，将物理Block中的BadBlock剔除后重新编号，或使用好的Block进行重新映射，形成LogicBlock。把NVM集合中的多个LogicBlock组合在一起，形成RAIDLogicBlock，RAIDLogicBlock中的LogicBlock可以来自一个或多个通道，一个或多个LUN，一个或多个Plane。也可以从一个通道/LUN/Plane下面选择多个LogicBlock。RAIDLogicBlock中相同位置的Page为RAIDPage，一个或多个RAIDPage组合在一起，形成RAIDLogicPage。其中RAIDLogicPage中包含的多个RAIDPage可以是物理上连续的Page，也可以是非连续的Page。RAIDLogicPage做为RAID的基本单元，即RAID条带（stripe）。利用Badblock映射关系表降低RAID复杂度，提供稳定的读写性能；使用灵活的RAID关系组实现I/O隔离。作为优选，在步骤（2）中，RAID处理为：在SSD磁盘的不同通道之间做RAID保护，增加单通道失效的保护能力。作为优选，在步骤（2）中，RAID处理为：引入一种灵活配置RAID关系的运算部件，通过软件灵活控制参与RAID的原始数据和RAID的parity所在的位置，从而可以实现不同维度、不同冗余比的RAID。作为优选，在步骤（2）中，RAID处理为：在同一个Die内部，NAND芯片有多个plane，他们之间用RAID保护起来。作为优选，在步骤（2）中，RAID处理为：在SSD磁盘的不同NVMSet内部独立做RAID保护，实现NVMSet之间的I/O隔离。本专利技术的有益效果是：利用Badblock映射关系表降低RAID复杂度，提供稳定的读写性能；使用灵活的RAID关系组实现I/O隔离。附图说明图1是本专利技术LogicBlock重映射的示意图；图2、图3、图4、图5是本专利技术RAID组选择的示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步的描述。一种SSD中RAID的实现方法，在以NANDFlash为存储介质的SSD盘片中，为了提高对存储介质的访问带宽都会将NANDFlash访问控制器设计为支持一定数量的NANDFlash通道，并在每个通道上挂接一定数量的NANDFlash颗粒，从而提高盘片对NANDFlash的访问并发度；由NANDFlash颗粒物理组织结构可知：每片NANDFlash颗粒包含一个或多个Target(NandFlash颗粒中可通过一个芯片使能(ChipEnable)信号进行访问的单元)，每个Target中包含一个或多个Die(LogicalUnit，NandFlash颗粒中可独立执行命令并上报命令执行状态的最小单元)，每个Die中包含一定数量的块，每个块中包含一定数量的页，其中块为NANDFlash擦除操作的最小单元，页为NANDFlash读写操作的最小单元；此外，对每个Die中的块按照序号划分为不同的Plane，Plane为NANDFlash颗粒可执行相同命令的最细粒度并发单元，实现方法包括如下两个方面：（1）LogicBlock重映射：将当前使用的block编号和实际的物理block隔离，在二者加之间建立一个映射表，如下表所示：当实际物理块发生错误的时候，用NAND的冗余保护空间获取新的block，用以替换出错的block，替换之后的新的block的逻辑编号没有发生变化，所以RAID操作并不感知这种变化，从而降低了RAID操作的难度；如图1所示，在原有RAID关系中如果没有块替换，那么需要将原RAID关系中出错的Block全部剔除，从而导致RAID关系不确定。而替换之后，所有的block都是有效的block，所以可以保持原有的RAID关系，这样在处理RAID的时候不同再考虑block出错的影响。（2）RAID组的选择：在选择RAID组的时候，将没有强相关性的block做RAID处理；在NVMSet内部做RAID处理，以实现不同NVMSet之间的I/O隔离。如图2所示，RAID处理为：在SSD磁盘的不同通道之间做RAID保护，增加单通道失效的保护能力。如图3所示，RAID处理为：引入一种灵活配置RAID关系的运算部件，通过软件灵活控制参与RAID的原始数据和RAID的parity所在的位置，从而可以实现不同维度、不同冗余比的RAID。在不同的Die（LUN）之间做RAI本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SSD中RAID的实现方法，其特征是，每片NAND Flash颗粒包含一个或多个Target，每个Target中包含一个或多个Die，每个Die中包含一定数量的块，每个块中包含一定数量的页，其中块为NAND Flash擦除操作的最小单元，页为NAND Flash读写操作的最小单元，实现方法包括如下两个方面：Logic Block重映射：将当前使用的block编号和实际的物理block隔离，在二者加之间建立一个映射表，当实际物理块发生错误的时候，用NAND的冗余保护空间获取新的block，用以替换出错的block，替换之后的新的block的逻辑编号没有发生变化；RAID组的选择：在选择RAID组的时候，将没有强相关性的block做RAID处理；在NVM Set内部做RAID处理，以实现不同NVM Set之间的I/O隔离。

【技术特征摘要】
1.一种SSD中RAID的实现方法，其特征是，每片NANDFlash颗粒包含一个或多个Target，每个Target中包含一个或多个Die，每个Die中包含一定数量的块，每个块中包含一定数量的页，其中块为NANDFlash擦除操作的最小单元，页为NANDFlash读写操作的最小单元，实现方法包括如下两个方面：LogicBlock重映射：将当前使用的block编号和实际的物理block隔离，在二者加之间建立一个映射表，当实际物理块发生错误的时候，用NAND的冗余保护空间获取新的block，用以替换出错的block，替换之后的新的block的逻辑编号没有发生变化；RAID组的选择：在选择RAID组的时候，将没有强相关性的block做RAID处理；在NVMSet内部做RAID处理，以实现不同NVMSet之间的I/O隔离。2.根据权利要求1所述的一种S...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖彬彬，晋兆虎，王荣生，黄益人，
申请(专利权)人：杭州阿姆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33