存储设备的元数据聚合处理方法及存储设备技术

本申请提供一种存储设备的元数据聚合处理方法及存储设备，涉及存储技术领域。所述元数据聚合处理方法包括将生成或更新的元数据记录在各组件自身的元数据缓存中；响应于系统数据处理请求，根据各组件的元数据缓存生成记录系统数据的元数据页，将元数据页临时存储在系统数据缓存中；将系统数据缓存中的元数据页写入NVM中。本申请提供的存储设备元数据聚合处理方法简化了系统数据的备份流程，也降低了各组件的复杂度。

【技术实现步骤摘要】
存储设备的元数据聚合处理方法及存储设备
本申请涉及存储
，尤其涉及去存储设备的元数据聚合处理方法及存储设备。
技术介绍
图1展示了固态存储设备的框图。固态存储设备102同主机相耦合，用于为主机提供存储能力。主机同固态存储设备102之间可通过多种方式相耦合，耦合方式包括但不限于通过例如SATA(SerialAdvancedTechnologyAttachment，串行高级技术附件)、SCSI(SmallComputerSystemInterface，小型计算机系统接口)、SAS(SerialAttachedSCSI，串行连接SCSI)、IDE(IntegratedDriveElectronics，集成驱动器电子)、USB(UniversalSerialBus，通用串行总线)、PCIE(PeripheralComponentInterconnectExpress,PCIe，高速外围组件互联)、NVMe(NVMExpress，高速非易失存储)、以太网、光纤通道、无线通信网络等连接主机与固态存储设备102。主机可以是能够通过上述方式同存储设备相通信的信息处理设备，例如，个人计算机、平板电脑、服务器、便携式计算机、网络交换机、路由器、蜂窝电话、个人数字助理等。存储设备102包括接口103、控制部件104、一个或多个NVM芯片105以及DRAM(DynamicRandomAccessMemory，动态随机访问存储器)110。NAND闪存、相变存储器、FeRAM(FerroelectricRAM，铁电存储器)、MRAM(MagneticRandomAccessMemory，磁阻存储器)、RRAM(ResistiveRandomAccessMemory，阻变存储器)等是常见的NVM。接口103可适配于通过例如SATA、IDE、USB、PCIE、NVMe、SAS、以太网、光纤通道等方式与主机交换数据。控制部件104用于控制在接口103、NVM芯片105以及DRAM110之间的数据传输，还用于存储管理、主机逻辑地址到闪存物理地址映射、擦除均衡、坏块管理等。控制部件104可通过软件、硬件、固件或其组合的多种方式实现，例如，控制部件104可以是FPGA(Field-programmablegatearray，现场可编程门阵列)、ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，应用专用集成电路)或者其组合的形式。控制部件104也可以包括处理器或者控制器，在处理器或控制器中执行软件来操纵控制部件104的硬件来处理IO(Input/Output)命令。控制部件104还可以耦合到DRAM110，并可访问DRAM110的数据。在DRAM可存储FTL表和/或缓存的IO命令的数据。控制部件104包括闪存接口控制器(或称为介质接口控制器、闪存通道控制器)，闪存接口控制器耦合到NVM芯片105，并以遵循NVM芯片105的接口协议的方式向NVM芯片105发出命令，以操作NVM芯片105，并接收从NVM芯片105输出的命令执行结果。已知的NVM芯片接口协议包括“Toggle”、“ONFI”等。存储器目标(Target)是NAND闪存封装内的共享CE(,ChipEnable，芯片使能)信号的一个或多个逻辑单元(LUN，LogicUNit)。NAND闪存封装内可包括一个或多个管芯(Die)。典型地，逻辑单元对应于单一的管芯。逻辑单元可包括多个平面(Plane)。逻辑单元内的多个平面可以并行存取，而NAND闪存芯片内的多个逻辑单元可以彼此独立地执行命令和报告状态。存储介质上通常按页来存储和读取数据。而按块来擦除数据。块(也称物理块)包含多个页。块包含多个页。存储介质上的页(称为物理页)具有固定的尺寸，例如17664字节。物理页也可以具有其他的尺寸。在存储设备中，利用FTL(FlashTranslationLayer，闪存转换层)来维护从逻辑地址到物理地址的映射信息。逻辑地址构成了操作系统等上层软件所感知到的固态存储设备的存储空间。物理地址是用于访问固态存储设备的物理存储单元的地址。在相关技术中还可利用中间地址形态实施地址映射。例如将逻辑地址映射为中间地址，进而将中间地址进一步映射为物理地址。存储了从逻辑地址到物理地址的映射信息的表结构被称为FTL表。FTL表是固态存储设备中的重要元数据。FTL表的数据项记录了固态存储设备中以数据单元为单位的地址映射关系。在一个例子中，FTL表中的逻辑页对应4KB存储空间，而物理页的存储空间也为4KB(还包括附加的带外存储空间)。FTL表为每个4KB的数据单元提供一条记录，以记录其逻辑地址到物理地址的映射。在另一个例子中，数据单元对应的存储空间大小和物理页的存储空间大小不同，例如物理页可容纳多个数据单元，数据单元对应4KB的存储空间，而物理页的存储空间能够容纳多个数据单元(例如4个)FTL表包括多个FTL表条目(或称表项)。在一种情况下，每个FTL表条目中记录了一个逻辑页地址与一个物理页的对应关系。在另一种情况下，每个FTL表条目中记录了连续的多个逻辑页地址与连续的多个物理页的对应关系。在又一种情况下，每个FTL表条目中记录了逻辑块地址与物理块地址的对应关系。在依然又一种情况下，FTL表中记录逻辑块地址与物理块地址的映射关系，和/或逻辑页地址与物理页地址的映射关系。在处理来自主机的读命令时，固态存储设备利用读命令中携带的逻辑地址从FTL表中获得对应的物理地址，并依据物理地址向NVM芯片发出读请求，并接收NVM芯片响应于读请求输出的数据。在处理来自主机的写命令时，固态存储设备为写命令分配物理地址，在FTL表中记录写命令的逻辑地址与分配的物理地址的对应关系，并依据分配的物理地址向NVM芯片发出写请求。除了逻辑地址提供的存储空间，存储设备还通过扩展地址空间来存储其他数据，例如，根据工业标准的S.M.A.R.T.(Self-MonitoringAnalysisandReportingTechnology，自监测、分析及报告技术)信息，存储设备内部的元数据、存储设备的工作日志等。以及通过将扩展地址空间与逻辑地址空间集成，来使用统一的地址映射机制管理逻辑地址空间与扩展地址空间。大块包括来自多个逻辑单元(LUN)，也称为逻辑单元组的每个的物理块。每个逻辑单元可以为大块提供一个物理块。例如，在图2所示出的大块的示意图中，在每16个逻辑单元(LUN)上构造大块。每个大块包括16个分别来自16个逻辑单元(LUN)的物理块。在图2的例子中，大块0包括来自16个逻辑单元(LUN)中的每个逻辑单元的物理块0，而大块2包括来自每个逻辑单元(LUN)的物理块2。也可以以多种其他方式来构造大块。图2中，用形如Ba-b的附图标记指示物理块，其中a指示该物理块由逻辑单元(LUNa)提供，而b指示该物理块在逻辑单元中的块号为b。大块存储用户数据与校验数据。根据大块存储的用户数据计算得到大块的校验数据。作为举例，在大块的最后一个物理块中存储校验数据。也可以选择大块的其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种元数据聚合处理方法，其特征在于，包括：/n将生成或更新的元数据记录在各组件自身的元数据缓存中；/n响应于系统数据处理请求，根据各组件的元数据缓存生成记录系统数据的元数据页，将元数据页临时存储在系统数据缓存中；/n将系统数据缓存中的元数据页写入NVM中。/n

【技术特征摘要】
1.一种元数据聚合处理方法，其特征在于，包括：
将生成或更新的元数据记录在各组件自身的元数据缓存中；
响应于系统数据处理请求，根据各组件的元数据缓存生成记录系统数据的元数据页，将元数据页临时存储在系统数据缓存中；
将系统数据缓存中的元数据页写入NVM中。


2.如权利要求1所述的元数据聚合处理方法，其特征在于，响应于各组件自身的元数据缓存被写满的通知，从发起通知的组件对应的元数据缓存搬移数据至系统数据缓存中，生成标识脏系统数据的元数据页，将系统数据缓存中的元数据页写入NVM中。


3.如权利要求1所述的元数据聚合处理方法，其特征在于，周期性地或响应于指定条件满足，从一个或多个组件对应的元数据缓存搬移数据至系统缓存，生成标识脏系统数据的元数据页，将系统数据缓存中的元数据页写入NVM中。


4.如权利要求1所述的元数据聚合处理方法，其特征在于，响应于收到第一个IO命令，将当前的系统数据缓存标记为脏状态，并生成标识主动刷写系统数据的元数据页写入NVM。


5.如权利要求1所述的元数据聚合处理方法，其特征在于，响应于对正常关机的指示，用当前的系统数据生成标识可恢复系统数据的元数据页，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛亮，汤峰，
申请(专利权)人：北京忆芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11