一种提高SSD读写性能的方法及其系统与流程

本发明涉及固态硬盘使用寿命技术领域，更具体地说是指一种提高ssd读写性能的方法及其系统。

背景技术：

nandflash闪存芯片是ssd(solidstatedisk)存储数据的主要部分。目前市场主流的闪存芯片是tlc，tlc(triple-levelcell)，即单个存储单元存储三比特的数据，其特点是读写速度慢，寿命短(约500-1500次擦写寿命)，价格便宜；而slc(single-levelcell)，即单个存储单元存储一比特的数据，其特点是读写速度快，但是价格贵；tlcssd为了解决nandflash读写慢的问题，固件会分配一定比例的slccache，之所以称之为slccache，是因为它并不是真正意义上的slcnandflash，是在既有的tlcnandflash里面划出一部分空间作为slc使用，以提升ssd的读写性能。不同的ssd厂商算法不同，一部分ssd会选择划定专属空间来充当静态slccache以提高读写性能，这样做的坏处是，这块slccache专属区域由于要面临最多数据量的读写，这块区域的p/ecycle将会更快耗尽，另外一部分ssd就选择动态划分slccache区域，slccache的大小会随着ssd的实际使用容量而变化，这样slccache的空间无法得到保证。但是，不管使用哪种分配方式，都存在弊端。

目前大部分tlcssd的使用过程中，需要从tlc中读取数据，导致读性能低，并且在ssd使用后期和大量写入导致slccache用完的情况下，读写性能下降明显；因此，无法满足需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种提高ssd读写性能的方法及其系统。

为实现上述目的，本发明采用于下技术方案：

一种提高ssd读写性能的方法，包括以下步骤：

s1，主机下发写数据命令；

s2，判断动态slccache是否已写满；若是，进入s6；若否，则进入s3；

s3，将数据写入slccache；

s4，判断除slccache以外的ssd空间是否写满；若是，进入s8；若否，则进入s5；

s5，将数据保存在slc中，并进入s9；

s6，判断静态slccache是否已写满；若是，进入s8；若否，则进入s7；

s7，将数据写入slccache；

s8，将数据搬移至tlc；

s9，完成数据写入。

其进一步技术方案为：所述s2中，动态slccache为ssd容量的9％-11％。

其进一步技术方案为：所述s5中，还包括：主机读数据从slc中读取。

其进一步技术方案为：所述s6中，静态slccache的容量为3gb。

其进一步技术方案为：所述s7之后，还包括：判断主机是否空闲或ssd空间是否写满；若是，进入s8；若否，则返回s1。

一种提高ssd读写性能的系统，包括：下发单元，第一判断单元，第一写入单元，第二判断单元，保存单元，第三判断单元，第二写入单元，搬移单元，及完成单元；

所述下发单元，用于主机下发写数据命令；

所述第一判断单元，用于判断动态slccache是否已写满；

所述第一写入单元，用于将数据写入slccache；

所述第二判断单元，用于判断除slccache以外的ssd空间是否写满；

所述保存单元，用于将数据保存在slc中；

所述第三判断单元，用于判断静态slccache是否已写满；

所述第二写入单元，用于将数据写入slccache；

所述搬移单元，用于将数据搬移至tlc；

所述完成单元，用于完成数据写入。

其进一步技术方案为：所述第一判断单元中，动态slccache为ssd容量的9％-11％。

其进一步技术方案为：所述保存单元中，主机读数据从slc中读取。

其进一步技术方案为：所述第三判断单元中，静态slccache的容量为3gb。

其进一步技术方案为：还包括第四判断单元，用于判断主机是否空闲或ssd空间是否写满。

本发明与现有技术相比的有益效果是：在主机写入数据时，按优先写入动态slccache，其次写入静态slccache，最后写入tlc的原则，固件分配一部分ssd容量空间作为动态slccache，数据在空闲时不搬入tlc，提高写入性能的同时，可以提高随机读的性能，还分配3gb空间的静态slccache，空闲时搬入tlc，以提高用户在使用过程中的读写性能，通过动态slccache和静态slccache结合的分配方式，有效提高了ssd顺序读写和随机读写的性能，能够更好地满足需求。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为现有技术中使用静态slccache的处理流程示意图；

图2为本发明一种提高ssd读写性能的方法流程图；

图3为本发明一种提高ssd读写性能的系统方框图。

具体实施方式

为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。

如图1到图3所示的具体实施例，现有技术中，tlcssd会依据ssd本身的容量划分一定比例的空间用于实现slccache，比例有2％-12％不等，当ssd实际使用容量超过ssd本身容量减去slccache之差后，就不再承担slccache缓存义务，重新变成tlc区域，这样做的好处是slccache专属区域只有实际使用容量超过临界值时才会被解散，在绝大多数没有达到临界值时，slccache就可以全部参与为ssd读写加速，当然这样做也有坏处的，这块slccache专属区域由于要面临最多数据量的读写，这块区域的p/ecycle将会更快耗尽，而且由于静态slccache的空间固定，所以完成写入后要及时将cache中的数据搬运到tlc，因此使用静态slccache只对写性能有明显提高，对随机读性能几乎没有提高。

其中，如图1所示的现有技术，host(主机)下发写命令，首先判断除slccache外ssd是否有剩余空间，如果有则将数据写入slc，待主机空闲将数据搬入tlc，如果没有剩余空间，则将slccache用作tlc增加存储空间；这种处理策略可以有效提升写性能，但是由于读数据时(特别是随机读)，因数据已经被搬入tlc，需要从tlc中读取数据，导致读性能低，并且在ssd使用后期和大量写入导致slccache用完的情况下，读写性能下降明显。

如图2所示，本发明公开了一种提高ssd读写性能的方法，包括以下步骤：

s1，主机下发写数据命令；

s2，判断动态slccache是否已写满；若是，进入s6；若否，则进入s3；

s3，将数据写入slccache；

s4，判断除slccache以外的ssd空间是否写满；若是，进入s8；若否，则进入s5；

s5，将数据保存在slc中，并进入s9；

s6，判断静态slccache是否已写满；若是，进入s8；若否，则进入s7；

s7，将数据写入slccache；

s8，将数据搬移至tlc；

s9，完成数据写入。

其中，所述s2中，动态slccache为ssd容量的9％-11％，在本实施例中，动态slccache为ssd容量的10％。

其中，所述s5中，还包括：主机读数据从slc中读取，提高了读性能。

其中，所述s6中，静态slccache的容量为3gb，其中，基于大数据的研究结论显示，tlc固态硬盘的slc缓存容量应该大于3gb，电脑用户平均每小时产生1.17gb数据写入，90％以上的用户平均工作负载容量小于3gb；因此，在本实施例中，静态slccache空间大小为3g，数据在空闲或空间不足时搬入tlc，可以有效提高用户和系统的读写性能。

进一步地，所述s7之后，还包括：判断主机是否空闲或ssd空间是否写满；若是，进入s8；若否，则返回s1。

其中，本发明在主机写入数据时，按优先写入动态slccache，其次写入静态slccache，最后写入tlc的原则，固件分配一部分ssd容量空间作为动态slccache，数据在空闲时不搬入tlc，提高写入性能的同时，可以提高随机读的性能，还分配3gb空间的静态slccache，空闲时搬入tlc，以提高用户在使用过程中的读写性能，通过动态slccache和静态slccache结合的分配方式，有效提高ssd顺序读写和随机读写的性能，能够更好地满足需求。

如图3所示，本发明公开了一种提高ssd读写性能的系统，包括：下发单元10，第一判断单元20，第一写入单元30，第二判断单元40，保存单元50，第三判断单元60，第二写入单元70，搬移单元90，及完成单元100；

所述下发单元10，用于主机下发写数据命令；

所述第一判断单元20，用于判断动态slccache是否已写满；

所述第一写入单元30，用于将数据写入slccache；

所述第二判断单元40，用于判断除slccache以外的ssd空间是否写满；

所述保存单元50，用于将数据保存在slc中；

所述第三判断单元60，用于判断静态slccache是否已写满；

所述第二写入单元70，用于将数据写入slccache；

所述搬移单元90，用于将数据搬移至tlc；

所述完成单元100，用于完成数据写入。

其中，所述第一判断单元20中，动态slccache为ssd容量的9％-11％。

其中，所述保存单元50中，主机读数据从slc中读取，提高了读性能。

进一步地，所述第三判断单元中，静态slccache的容量为3gb。

其中，还包括第四判断单元80，用于判断主机是否空闲或ssd空间是否写满。

其中，本发明按优先写入动态slccache，其次写入静态slccache，最后写入tlc的原则，有效提高了写性能，而动态slccache的数据在空闲时不搬入tlc，随机读也可以通过slc读取数据，提高了随机读性能，静态slccache空间大小为3g，静态slccache空闲时搬入tlc，以保障足够的slccache，提高用户在使用过程中的性能体验，动态调整p/ecycle低的block作为slccache，空闲时数据不搬入tlc，在空间不足时搬入tlc，可以有效提高随机读写性能。

上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。