一种提升固态硬盘性能的方法与流程

本发明涉及固态硬盘控制技术，特别涉及一种提升固态硬盘性能的方法。

背景技术：

ssd(固态硬盘)已经被广泛应用于各种场合，其逐步在替换传统的hdd存储设备。而ssd的应用场景也从粗放的clientssd,逐步导入到enterprisessd市场。在该领域，对于ssd的读写响应延迟、性能一致性等有极高的要求。

ssd除了需要维护用户数据，还需要维护一些系统数据。而系统数据处理期间，会占用nand带宽，导致性能一致性不好。图1是现有ssd数据管理策略示意图，nand划分为俩部分，一部分存放主机数据，一部分存放系统信息；在内存中维持系统信息，方便实时存储。系统信息包含如下信息：1)系统identify信息：记录系统容量、功能使能等信息，主机通过查询对应信息获取ssd能力和状态；同时也可以通过命令修改对应的功能使能等；2)系统统计信息：记录如主机读写、nand读写等信息，主机需要查询对应信息获取ssd使用状况、计算写放大等；3)系统log信息：记录内部访问错误、操作记录等；主机查询对应信息供用户呈现使用。由于内存具备掉电易失性，需要周期性将数据存储到non-volatile区域，例如nand。在nand上电期间，ssd内部需要完成nand上的扫描、恢复系统数据的存储地址；主机需要获取系统信息，进而完成设备的枚举、监控。图2是系统数据管理时造成对ssd性能抖动的影响示意图，由于需要运行时刻，动态占用nand带宽来存储、整理系统数据，从而对用户数据的处理造成间隙性影响，ssd的性能一致性表现得比较差。在系统identify信息、系统统计信息和系统log信息存储时都会造成ssd性能下降。

技术实现要素：

针对以上缺陷，本发明目的是如何消除系统数据维护造成ssd性能下降，引起ssd性能抖动的问题。

为了解决以上问题本发明提出了一种提升固态硬盘性能的方法，其特征在于在固态硬盘中增加fram，硬盘控制器将fram设为系统数据区，nand的存储区都设为用户数据区；将nand需要维护的系统数据全部直接存入系统数据区；当硬盘控制器需要访问系统数据时直接访问系统数据区。

所述的提升固态硬盘性能的方法，其特征在于在nand的存储区或fram中还设有系统数据备份区，所述硬盘控制器定期或闲置时将系统数据进行打包并进行计算校验码，将打包后的数据和校验码更新到系统数据备份区；当系统检测到系统数据区数据异常时，将系统数据备份区进行重新校验，校验成功后将数据恢复到系统数据区。

本发明由于使用fram存储系统识别、统计等信息，有效降低了对用户数据性能一致性的影响，且系统识别数据在开机过程中无需扫描重建，加速了系统识别过程系统数据的存储不再依赖于后端nand带宽，所以不会和用户数据竞争而导致系统性能波动。

附图说明

图1是现有ssd数据管理策略示意图；

图2是系统数据管理时造成对ssd性能抖动的影响示意图；

图3是采用后的ssd数据管理策略示意图；

图4是优化后的用户带宽效果图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图3是采用后的ssd数据管理策略示意图，fram(ferromagneticrandomaccessmemory)即铁电存储器；fram具备字节编程、掉电后数据保持的特性；利用该特性将nand的系统数据存放于fram中；取消了nand上存储系统的空间的占用，nand的存储空间全部作为用户数据存储；当主机运行过程中涉及到需要修改ssdfeature使能、读写用户数据、错误处理等时，其对应的操作信息直接更改fram中的记录；当主机读取ssdfeature、log、统计信息等时，直接从fram中返回；当发生掉电重新上电后，fram中的数据仍然存在，对于主机的枚举类non-media请求(例如identify/set.getfeature/readlog)可立刻响应，而不需要从nand上恢复映射。

由于fram具备字节编程的特性，因此克服了原来nand存在如果仅仅是个别位置数据更改而需要将整个block进行擦除，且要写入则需要整个page重新进行写入的问题，因此更为灵活，特别是少量信息变更时优势尤为明显。

图4是优化后的用户带宽效果图：由于系统数据的存储不再依赖于后端nand带宽，所以不会和用户数据竞争而导致系统性能波动。

以上所揭露的仅为本发明一种实施例而已，当然不能以此来限定本之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种提升固态硬盘性能的方法，其特征在于在固态硬盘中增加FRAM，硬盘控制器将FRAM设为系统数据区，NAND的存储区都设为用户数据区；将NAND需要维护的系统数据全部直接存入系统数据区；当硬盘控制器需要访问系统数据时直接访问系统数据区。由于使用FRAM存储系统识别、统计等信息，有效降低了对用户数据性能一致性的影响，且系统识别数据在开机过程中无需扫描重建，加速了系统识别过程系统数据的存储不再依赖于后端NAND带宽，所以不会和用户数据竞争而导致系统性能波动。

技术研发人员：王猛;徐伟华
受保护的技术使用者：记忆科技（深圳）有限公司
技术研发日：2017.08.11
技术公布日：2018.01.19