控制存储设备机群磨损均衡的方法及设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明实施例涉及通信领域，并且更具体地，涉及一种控制存储设备机群磨损均 衡的方法及设备。
【背景技术】
[0002] 闪存（Flash)存储器具有非易失性、固态性、体积小、重量轻、抗震动、高性能和低 能耗等特点。随着嵌入式技术发展，Flash应用越来越广泛。由于Flash存储器具有擦除 次数有限、先擦后写的特点，导致其使用寿命有限。因此，在不影响正常使用的情况下，如何 延长Flash存储器的使用寿命，成为目前的一个研究热点。
[0003] 在对Flash存储器进行擦写管理时，会建立一张逻辑扇区映射到物理扇区的文件 分区表。将文件分区表写入固定的物理扇区，以便快速读写数据。由于每次擦写数据都会 修改文件区表所在的扇区，导致文件分区表所在的扇区不断的被擦写，会在较短的时间内 造成该物理扇区损坏，甚至导致全部存储数据丢失。此外，对普通文件进行擦写时按照文件 分区表来分配，未对扇区的使用频率做评估，导致文件分区表中靠前的物理扇区使用频率 将大大超过靠后的部分。因此，导致Flash存储器磨损不均衡，降低了 Flash存储器的使用 寿命。
[0004] 目前的磨损均衡方法中，将同一逻辑地址映射到不同的物理地址，从而保证写入 或擦除操作遍历整个Flash扇区。该算法核心思想是将新数据写到擦除次数最少的空闲 Flash扇区中。具体地，将Flash存储器的物理单元块的操作状态标记为四种：空闲块，该 块已被擦除，块中所有页面为空闲状态，可写入数据；干净块，该块已进行写入数据操作，并 且写入数据完全有效；脏块，对该块进行写入数据操作失败，可对其进行擦除，使其成为空 闲块；坏块，该块只能读取数据，无法再次写入数据，应当丢弃。
[0005] 对应以上四种操作状态标记，分别设置四个状态列，各列均采用链表方式对各物 理块进行管理。在各状态列中，按照擦除次数升次方式对各物理单元块进行连接。当有空 闲单元块进入空闲块列时，根据其擦除次数将该块插入到链表中相应位置。出列时，按照链 表顺序，从链表头取出空闲单元块。采用这种管理方式，能够保证每次写入的空闲单元块都 是使用频率最小的单元块，从而实现动态磨损均衡管理。
[0006] 此磨损均衡方法可以实现独立Flash设备的磨损均衡，但在多个存储节点的 Flash机群的应用场景下，无法确保整个机群的磨损均衡。仍会出现部分存储节点磨损次数 过多而其它存储节点磨损次数较少的情况，从而降低了整个机群的使用寿命。
【发明内容】
[0007] 本发明实施例提供了一种控制存储设备机群磨损均衡的方法及设备，能够提高整 个存储设备机群的使用寿命。
[0008] 第一方面，提供了一种控制存储设备机群磨损均衡的方法，包括：确定存储设备机 群中每个存储节点的磨损程度值；根据每个存储节点的磨损程度值，确定存储设备机群的 磨损离散程度值；若磨损离散程度值大于预设阈值，将存储设备机群中的第一存储节点存 储的全部或部分对象迁移到第二存储节点中，其中，第一存储节点的磨损程度值大于第二 存储节点的磨损程度值。
[0009] 结合第一方面，在第一方面的第一种实现方式中，确定存储设备机群中每个存储 节点的磨损程度值，包括：根据存储设备机群中每个存储节点的写入的页数、包含的页数和 一次垃圾回收产生的平均有效页面比率，确定每个存储节点的擦除次数；基于每个存储节 点的擦除次数，确定每个存储节点的磨损程度值。
[0010] 结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第二种实现方式中，根据以下公 式确定每个存储节点的擦除次数E，
【主权项】
1. 一种控制存储设备机群磨损均衡的方法，其特征在于，包括： 确定所述存储设备机群中每个存储节点的磨损程度值； 根据所述每个存储节点的磨损程度值，确定所述存储设备机群的磨损离散程度值； 若所述磨损离散程度值大于预设阈值，将所述存储设备机群中的第一存储节点存储的 全部或部分对象迁移到第二存储节点中，其中，所述第一存储节点的磨损程度值大于第二 存储节点的磨损程度值。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述存储设备机群中每个存储 节点的磨损程度值，包括： 根据所述存储设备机群中每个存储节点的写入的页数、包含的页数和一次垃圾回收产 生的平均有效页面比率，确定每个存储节点的擦除次数； 基于每个存储节点的擦除次数，确定每个存储节点的磨损程度值。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据以下公式确定每个存储节点的擦除 次数E，
其中，W表示写入的页数，Np表示一个闪存块包含的页数，表示一次垃圾回收产生的 平均有效页面比率。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述每个存储节点 的磨损程度值，确定所述存储设备机群的磨损离散程度值，包括： 确定所述存储设备机群中所有存储节点的磨损程度值的均方差； 根据所述均方差，确定所述存储设备机群的磨损离散程度值。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述将所述存储设备机群中 的第一存储节点存储的全部或部分对象迁移到第二存储节点中，包括： 根据所述第一存储节点的磨损程度值和所述第二存储节点的磨损程度值，确定迁移 量； 将所述第一存储节点存储的与所述迁移量对应数量的对象迁移到所述第二存储节点 中。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述将所述存储设备机群中 的第一存储节点存储的全部或部分对象迁移到第二存储节点中，包括： 根据第一存储节点存储的每个对象的写入次数，确定每个对象的热度值； 优先将所述第一存储节点存储的热度值最大的一个或多个对象迁移到所述第二存储 节点中。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据以下公式确定每个对象的热度值R，
其中，Ai为对象在等分的时间区间[Vpti]内的写入次数，m为等分的时间区间的个 数。
8. -种控制存储设备机群磨损均衡的设备，其特征在于，包括： 第一确定单元，用于确定所述存储设备机群中每个存储节点的磨损程度值； 第二确定单元，用于根据所述每个存储节点的磨损程度值，确定所述存储设备机群的 磨损离散程度值； 迁移单元，若所述磨损离散程度值大于预设阈值，用于将所述存储设备机群中的第一 存储节点存储的全部或部分对象迁移到第二存储节点中，其中，所述第一存储节点的磨损 程度值大于第二存储节点的磨损程度值。
9. 根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述第一确定单元，具体用于根据所述存 储设备机群中每个存储节点的写入的页数、包含的页数和一次垃圾回收产生的平均有效页 面比率，确定每个存储节点的擦除次数；基于每个存储节点的擦除次数，确定每个存储节点 的磨损程度值。
10. 根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述第一确定单元，具体用于根据以下 公式确定每个存储节点的擦除次数E，
其中，W表示写入的页数，Np表示一个闪存块包含的页数，表示一次垃圾回收产生的 平均有效页面比率。
11. 根据权利要求8至10中任一项所述的设备，其特征在于，所述第二确定单元，具体 用于确定所述存储设备机群中所有存储节点的磨损程度值的均方差；根据所述均方差，确 定所述存储设备机群的磨损离散程度值。
12. 根据权利要求8至11中任一项所述的设备，其特征在于，所述迁移单元，具体用于 根据所述第一存储节点的磨损程度值和所述第二存储节点的磨损程度值，确定迁移量；将 所述第一存储节点存储的与所述迁移量对应数量的对象迁移到所述第二存储节点中。
13. 根据权利要求8至12中任一项所述的设备，其特征在于，所述迁移单元，具体用于 根据第一存储节点存储的每个对象的写入次数，确定每个对象的热度值；优先将所述第一 存储节点存储的热度值最大的一个或多个对象迁移到所述第二存储节点中。
14. 根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述迁移单元，具体用于根据以下公式 确定每个对象的热度值R，
其中，Ai为对象在等分的时间区间[Vpti]内的写入次数，m为等分的时间区间的个 数。
【专利摘要】本发明公开了一种控制存储设备机群磨损均衡的方法及设备，该方法包括：确定存储设备机群中每个存储节点的磨损程度值；根据每个存储节点的磨损程度值，确定存储设备机群的磨损离散程度值；若磨损离散程度值大于预设阈值，将存储设备机群中的第一存储节点存储的全部或部分对象迁移到第二存储节点中，其中，第一存储节点的磨损程度值大于第二存储节点的磨损程度值。基于上述技术方案，在存储设备机群的磨损离散程度超过阈值时，将其中磨损程度较大的存储节点存储的部分对象迁移到其中磨损程度较小的存储节点中，以实现存储设备机群磨损均衡。这样，提高了整个存储设备机群的使用寿命。
【IPC分类】G06F3-06
【公开号】CN104731515
【申请号】CN201310698514
【发明人】舒继武, 欧佳欣, 朱冠宇
【申请人】华为技术有限公司, 清华大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2013年12月18日