一种固态硬盘的IO写仲裁控制的方法、装置、设备及介质与流程

一种固态硬盘的io写仲裁控制的方法、装置、设备及介质
技术领域
1.本发明涉及计算机领域，并且更具体地涉及一种固态硬盘的io写仲裁控制的方法、装置、设备及可读介质。


背景技术：

2.大数据时代，ssd(固态硬盘)倚其启动快、高性能、防震性好、噪音低等优势已经成为主流的存储介质，ssd内部主要分为主机接口、控制器、sdram、nand flash几大部分，因为受nand特性的影响，nand上的数据容易受read disturb和retention等因素的影响，所以ssd固件需要做垃圾回收、数据巡检等后台动作。
3.ssd的垃圾回收就是将dirty数据块中所有有效数据帧搬移到一个clean数据块中，并将dirty数据块擦除成为clean数据块，用于再次写入数据。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种固态硬盘的io写仲裁控制的方法、装置、设备及可读介质，通过使用本发明的技术方案，能够提高ssd产品空间回收效率、性能稳定性、磨损均衡和数据稳定性，提升产品竞争力。
5.基于上述目的，本发明的实施例的一个方面提供了一种固态硬盘的io写仲裁控制的方法，包括以下步骤：
6.在ssd的固件中开启普通垃圾回收线程、强制垃圾回收线程和磨损均衡垃圾回收线程；
7.对垃圾回收线程、强制垃圾回收线程和磨损均衡垃圾回收线程和host写之间进行写仲裁控制；
8.获取ssd中预设的参数信息，并基于参数信息对普通垃圾回收线程、强制垃圾回收线程和磨损均衡垃圾回收线程之间进行写仲裁控制。
9.根据本发明的一个实施例，对垃圾回收线程、强制垃圾回收线程和磨损均衡垃圾回收线程和host写之间进行写仲裁控制包括：
10.为host写和垃圾回收线程设置一个总的写仲裁值；
11.响应于ssd的使用空间达到阈值，根据公式a＝b-kz计算垃圾回收线程总的写仲裁值，其中a为垃圾回收线程总的写仲裁值，系数b和k为设定的系数，z为ssd剩余的空间容量；
12.使用公式b＝m-a计算host写的写仲裁值，其中b为host写的写仲裁值，m为总的写仲裁值，a为垃圾回收线程总的写仲裁值；
13.响应于a和b写仲裁值都用完，根据ssd剩余的空间容量重新计算a和b的值。
14.根据本发明的一个实施例，参数信息包括单位时间内host写入ssd中的数据量、ssd剩余空间容量、ssd中需要进行强制垃圾回收的数据块的数量和ssd中需要进行磨损均衡的数据块的数量。
15.根据本发明的一个实施例，基于参数信息对普通垃圾回收线程、强制垃圾回收线
程和磨损均衡垃圾回收线程之间进行写仲裁控制包括：
16.根据公式α＝rp-hz-tf-gw计算普通垃圾回收线程的写仲裁值，其中α为普通垃圾回收线程的写仲裁值，p为单位时间内host写入ssd中的数据量，z为ssd剩余空间容量，f为ssd中需要进行强制垃圾回收的数据块的数量，w为ssd中需要进行磨损均衡的数据块的数量，r、h、t和g为设定的系数；
17.根据公式β＝tf-rp-hz计算强制垃圾回收线程的写仲裁值，其中β为强制垃圾回收线程的写仲裁值，f为ssd中需要进行强制垃圾回收的数据块的数量，p为单位时间内host写入ssd中的数据量，z为ssd剩余空间容量，r、h和t为设定的系数；
18.根据公式γ＝gw-rp-hz计算磨损均衡垃圾回收线程的写仲裁值，其中γ为磨损均衡垃圾回收线程的写仲裁值，w为ssd中需要进行磨损均衡的数据块的数量，p为单位时间内host写入ssd中的数据量，z为ssd剩余空间容量，r、h和g为设定的系数。
19.本发明的实施例的另一个方面，还提供了一种固态硬盘的io写仲裁控制的装置，装置包括：
20.建立模块，建立模块配置为在ssd的固件中开启普通垃圾回收线程、强制垃圾回收线程和磨损均衡垃圾回收线程；
21.控制模块，控制模块配置为对垃圾回收线程、强制垃圾回收线程和磨损均衡垃圾回收线程和host写之间进行写仲裁控制；
22.获取模块，获取模块配置为获取ssd中预设的参数信息，并基于参数信息对普通垃圾回收线程、强制垃圾回收线程和磨损均衡垃圾回收线程之间进行写仲裁控制。
23.根据本发明的一个实施例，控制模块还配置为：
24.为host写和垃圾回收线程设置一个总的写仲裁值；
25.响应于ssd的使用空间达到阈值，根据公式a＝b-kz计算垃圾回收线程总的写仲裁值，其中a为垃圾回收线程总的写仲裁值，系数b和k为设定的系数，z为ssd剩余的空间容量；
26.使用公式b＝m-a计算host写的写仲裁值，其中b为host写的写仲裁值，m为总的写仲裁值，a为垃圾回收线程总的写仲裁值；
27.响应于a和b写仲裁值都用完，根据ssd剩余的空间容量重新计算a和b的值。
28.根据本发明的一个实施例，参数信息包括单位时间内host写入ssd中的数据量、ssd剩余空间容量、ssd中需要进行强制垃圾回收的数据块的数量和ssd中需要进行磨损均衡的数据块的数量。
29.根据本发明的一个实施例，获取模块还配置为：
30.根据公式α＝rp-hz-tf-gw计算普通垃圾回收线程的写仲裁值，其中α为普通垃圾回收线程的写仲裁值，p为单位时间内host写入ssd中的数据量，z为ssd剩余空间容量，f为ssd中需要进行强制垃圾回收的数据块的数量，w为ssd中需要进行磨损均衡的数据块的数量，r、h、t和g为设定的系数；
31.根据公式β＝tf-rp-hz计算强制垃圾回收线程的写仲裁值，其中β为强制垃圾回收线程的写仲裁值，f为ssd中需要进行强制垃圾回收的数据块的数量，p为单位时间内host写入ssd中的数据量，z为ssd剩余空间容量，r、h和t为设定的系数；
32.根据公式γ＝gw-rp-hz计算磨损均衡垃圾回收线程的写仲裁值，其中γ为磨损均衡垃圾回收线程的写仲裁值，w为ssd中需要进行磨损均衡的数据块的数量，p为单位时间内
host写入ssd中的数据量，z为ssd剩余空间容量，r、h和g为设定的系数。
33.本发明的实施例的另一个方面，还提供了一种计算机设备，该计算机设备包括：
34.至少一个处理器；以及
35.存储器，存储器存储有可在处理器上运行的计算机指令，指令由处理器执行时实现上述任意一项方法的步骤。
36.本发明的实施例的另一个方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述任意一项方法的步骤。
37.本发明具有以下有益技术效果：本发明实施例提供的固态硬盘的io写仲裁控制的方法，通过在ssd的固件中开启普通垃圾回收线程、强制垃圾回收线程和磨损均衡垃圾回收线程；对垃圾回收线程、强制垃圾回收线程和磨损均衡垃圾回收线程和host写之间进行写仲裁控制；获取ssd中预设的参数信息，并基于参数信息对普通垃圾回收线程、强制垃圾回收线程和磨损均衡垃圾回收线程之间进行写仲裁控制的技术方案，能够提高ssd产品空间回收效率、性能稳定性、磨损均衡和数据稳定性，提升产品竞争力。
附图说明
38.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
39.图1为根据本发明一个实施例的固态硬盘的io写仲裁控制的方法的示意性流程图；
40.图2为根据本发明一个实施例的固态硬盘的io写仲裁控制的装置的示意图；
41.图3为根据本发明一个实施例的计算机设备的示意图；
42.图4为根据本发明一个实施例的计算机可读存储介质的示意图。
具体实施方式
43.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
44.基于上述目的，本发明的实施例的第一个方面，提出了一种固态硬盘的io写仲裁控制的方法的一个实施例。图1示出的是该方法的示意性流程图。
45.如图1中所示，该方法可以包括以下步骤：
46.s1在ssd的固件中开启普通垃圾回收线程、强制垃圾回收线程和磨损均衡垃圾回收线程。
47.普通垃圾回收线程主要在ssd中进行正常的垃圾回收，强制垃圾回收是对ssd中某些需要进行强制垃圾回收的数据块进行垃圾回收，磨损均衡垃圾回收是对ssd中某些需要进行磨损均衡的数据块进行垃圾回收。
48.s2对垃圾回收线程、强制垃圾回收线程和磨损均衡垃圾回收线程和host写之间进行写仲裁控制。
49.host写为主机向ssd中写入数据，垃圾回收的写仲裁值为在ssd垃圾回收的过程中
允许向clean数据块中写入的数据量，host写的写仲裁值为允许host向ssd中写的数据量，写仲裁控制则是对host写和垃圾回收允许写的数据量的控制和平衡。
50.s3获取ssd中预设的参数信息，并基于参数信息对普通垃圾回收线程、强制垃圾回收线程和磨损均衡垃圾回收线程之间进行写仲裁控制。
51.通过本发明的技术方案，能够提高ssd产品空间回收效率、性能稳定性、磨损均衡和数据稳定性，提升产品竞争力。
52.在本发明的一个优选实施例中，对垃圾回收线程、强制垃圾回收线程和磨损均衡垃圾回收线程和host写之间进行写仲裁控制包括：
53.为host写和垃圾回收线程设置一个总的写仲裁值；
54.响应于ssd的使用空间达到阈值，根据公式a＝b-kz计算垃圾回收线程总的写仲裁值，其中a为垃圾回收线程总的写仲裁值，系数b和k为设定的系数，z为ssd剩余的空间容量；
55.使用公式b＝m-a计算host写的写仲裁值，其中b为host写的写仲裁值，m为总的写仲裁值，a为垃圾回收线程总的写仲裁值；
56.响应于a和b写仲裁值都用完，根据ssd剩余的空间容量重新计算a和b的值。系数b和k可以根据写仲裁控制的水位线区间确定，为反比例的一次函数，水位线越低(剩余空间越少)，垃圾回收的写仲裁值分配的越多。
57.在本发明的一个优选实施例中，参数信息包括单位时间内host写入ssd中的数据量、ssd剩余空间容量、ssd中需要进行强制垃圾回收的数据块的数量和ssd中需要进行磨损均衡的数据块的数量。
58.在本发明的一个优选实施例中，基于参数信息对普通垃圾回收线程、强制垃圾回收线程和磨损均衡垃圾回收线程之间进行写仲裁控制包括：
59.根据公式α＝rp-hz-tf-gw计算普通垃圾回收线程的写仲裁值，其中α为普通垃圾回收线程的写仲裁值，p为单位时间内host写入ssd中的数据量，z为ssd剩余空间容量，f为ssd中需要进行强制垃圾回收的数据块的数量，w为ssd中需要进行磨损均衡的数据块的数量，r、h、t和g为设定的系数；
60.根据公式β＝tf-rp-hz计算强制垃圾回收线程的写仲裁值，其中β为强制垃圾回收线程的写仲裁值，f为ssd中需要进行强制垃圾回收的数据块的数量，p为单位时间内host写入ssd中的数据量，z为ssd剩余空间容量，r、h和t为设定的系数；
61.根据公式γ＝gw-rp-hz计算磨损均衡垃圾回收线程的写仲裁值，其中γ为磨损均衡垃圾回收线程的写仲裁值，w为ssd中需要进行磨损均衡的数据块的数量，p为单位时间内host写入ssd中的数据量，z为ssd剩余空间容量，r、h和g为设定的系数。其中α、β和γ的总和为上述a的值。
62.通过本发明的技术方案，能够提高ssd产品空间回收效率、性能稳定性、磨损均衡和数据稳定性，提升产品竞争力。
63.需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关硬件来完成，上述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中存储介质可为磁碟、光盘、只读存储器(read-only memory，rom)或随机存取存储器(random access memory，ram)等。上述计算机程序的实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同
或者相类似的效果。
64.此外，根据本发明实施例公开的方法还可以被实现为由cpu执行的计算机程序，该计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中。在该计算机程序被cpu执行时，执行本发明实施例公开的方法中限定的上述功能。
65.基于上述目的，本发明的实施例的第二个方面，提出了一种固态硬盘的io写仲裁控制的装置，如图2所示，装置200包括：
66.建立模块，建立模块配置为在ssd的固件中开启普通垃圾回收线程、强制垃圾回收线程和磨损均衡垃圾回收线程；
67.控制模块，控制模块配置为对垃圾回收线程、强制垃圾回收线程和磨损均衡垃圾回收线程和host写之间进行写仲裁控制；
68.获取模块，获取模块配置为获取ssd中预设的参数信息，并基于参数信息对普通垃圾回收线程、强制垃圾回收线程和磨损均衡垃圾回收线程之间进行写仲裁控制。
69.在本发明的一个优选实施例中，控制模块还配置为：
70.为host写和垃圾回收线程设置一个总的写仲裁值；
71.响应于ssd的使用空间达到阈值，根据公式a＝b-kz计算垃圾回收线程总的写仲裁值，其中a为垃圾回收线程总的写仲裁值，系数b和k为设定的系数，z为ssd剩余的空间容量；
72.使用公式b＝m-a计算host写的写仲裁值，其中b为host写的写仲裁值，m为总的写仲裁值，a为垃圾回收线程总的写仲裁值；
73.响应于a和b写仲裁值都用完，根据ssd剩余的空间容量重新计算a和b的值。
74.在本发明的一个优选实施例中，参数信息包括单位时间内host写入ssd中的数据量、ssd剩余空间容量、ssd中需要进行强制垃圾回收的数据块的数量和ssd中需要进行磨损均衡的数据块的数量。
75.在本发明的一个优选实施例中，获取模块还配置为：
76.根据公式α＝rp-hz-tf-gw计算普通垃圾回收线程的写仲裁值，其中α为普通垃圾回收线程的写仲裁值，p为单位时间内host写入ssd中的数据量，z为ssd剩余空间容量，f为ssd中需要进行强制垃圾回收的数据块的数量，w为ssd中需要进行磨损均衡的数据块的数量，r、h、t和g为设定的系数；
77.根据公式β＝tf-rp-hz计算强制垃圾回收线程的写仲裁值，其中β为强制垃圾回收线程的写仲裁值，f为ssd中需要进行强制垃圾回收的数据块的数量，p为单位时间内host写入ssd中的数据量，z为ssd剩余空间容量，r、h和t为设定的系数；
78.根据公式γ＝gw-rp-hz计算磨损均衡垃圾回收线程的写仲裁值，其中γ为磨损均衡垃圾回收线程的写仲裁值，w为ssd中需要进行磨损均衡的数据块的数量，p为单位时间内host写入ssd中的数据量，z为ssd剩余空间容量，r、h和g为设定的系数。
79.基于上述目的，本发明实施例的第三个方面，提出了一种计算机设备。图3示出的是本发明提供的计算机设备的实施例的示意图。如图3所示，本发明实施例包括如下装置：至少一个处理器21；以及存储器22，存储器22存储有可在处理器上运行的计算机指令23，指令由处理器执行时实现以下方法：
80.在ssd的固件中开启普通垃圾回收线程、强制垃圾回收线程和磨损均衡垃圾回收线程；
81.对垃圾回收线程、强制垃圾回收线程和磨损均衡垃圾回收线程和host写之间进行写仲裁控制；
82.获取ssd中预设的参数信息，并基于参数信息对普通垃圾回收线程、强制垃圾回收线程和磨损均衡垃圾回收线程之间进行写仲裁控制。
83.在本发明的一个优选实施例中，对垃圾回收线程、强制垃圾回收线程和磨损均衡垃圾回收线程和host写之间进行写仲裁控制包括：
84.为host写和垃圾回收线程设置一个总的写仲裁值；
85.响应于ssd的使用空间达到阈值，根据公式a＝b-kz计算垃圾回收线程总的写仲裁值，其中a为垃圾回收线程总的写仲裁值，系数b和k为设定的系数，z为ssd剩余的空间容量；
86.使用公式b＝m-a计算host写的写仲裁值，其中b为host写的写仲裁值，m为总的写仲裁值，a为垃圾回收线程总的写仲裁值；
87.响应于a和b写仲裁值都用完，根据ssd剩余的空间容量重新计算a和b的值。
88.在本发明的一个优选实施例中，参数信息包括单位时间内host写入ssd中的数据量、ssd剩余空间容量、ssd中需要进行强制垃圾回收的数据块的数量和ssd中需要进行磨损均衡的数据块的数量。
89.在本发明的一个优选实施例中，基于参数信息对普通垃圾回收线程、强制垃圾回收线程和磨损均衡垃圾回收线程之间进行写仲裁控制包括：
90.根据公式α＝rp-hz-tf-gw计算普通垃圾回收线程的写仲裁值，其中α为普通垃圾回收线程的写仲裁值，p为单位时间内host写入ssd中的数据量，z为ssd剩余空间容量，f为ssd中需要进行强制垃圾回收的数据块的数量，w为ssd中需要进行磨损均衡的数据块的数量，r、h、t和g为设定的系数；
91.根据公式β＝tf-rp-hz计算强制垃圾回收线程的写仲裁值，其中β为强制垃圾回收线程的写仲裁值，f为ssd中需要进行强制垃圾回收的数据块的数量，p为单位时间内host写入ssd中的数据量，z为ssd剩余空间容量，r、h和t为设定的系数；
92.根据公式γ＝gw-rp-hz计算磨损均衡垃圾回收线程的写仲裁值，其中γ为磨损均衡垃圾回收线程的写仲裁值，w为ssd中需要进行磨损均衡的数据块的数量，p为单位时间内host写入ssd中的数据量，z为ssd剩余空间容量，r、h和g为设定的系数。
93.基于上述目的，本发明实施例的第四个方面，提出了一种计算机可读存储介质。图4示出的是本发明提供的计算机可读存储介质的实施例的示意图。如图4所示，计算机可读存储介质31存储有被处理器执行时执行如上方法的计算机程序32。
94.此外，根据本发明实施例公开的方法还可以被实现为由处理器执行的计算机程序，该计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中。在该计算机程序被处理器执行时，执行本发明实施例公开的方法中限定的上述功能。
95.此外，上述方法步骤以及系统单元也可以利用控制器以及用于存储使得控制器实现上述步骤或单元功能的计算机程序的计算机可读存储介质实现。
96.本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，已经就各种示意性组件、方块、模块、电路和步骤的功能对其进行了一般性的描述。这种功能是被实现为软件还是被实现为硬件取决于具体应用以及施加
给整个系统的设计约束。本领域技术人员可以针对每种具体应用以各种方式来实现的功能，但是这种实现决定不应被解释为导致脱离本发明实施例公开的范围。
97.在一个或多个示例性设计中，功能可以在硬件、软件、固件或其任意组合中实现。如果在软件中实现，则可以将功能作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上或通过计算机可读介质来传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，该通信介质包括有助于将计算机程序从一个位置传送到另一个位置的任何介质。存储介质可以是能够被通用或专用计算机访问的任何可用介质。作为例子而非限制性的，该计算机可读介质可以包括ram、rom、eeprom、cd-rom或其它光盘存储设备、磁盘存储设备或其它磁性存储设备，或者是可以用于携带或存储形式为指令或数据结构的所需程序代码并且能够被通用或专用计算机或者通用或专用处理器访问的任何其它介质。此外，任何连接都可以适当地称为计算机可读介质。例如，如果使用同轴线缆、光纤线缆、双绞线、数字用户线路(dsl)或诸如红外线、无线电和微波的无线技术来从网站、服务器或其它远程源发送软件，则上述同轴线缆、光纤线缆、双绞线、dsl或诸如红外线、无线电和微波的无线技术均包括在介质的定义。如这里所使用的，磁盘和光盘包括压缩盘(cd)、激光盘、光盘、数字多功能盘(dvd)、软盘、蓝光盘，其中磁盘通常磁性地再现数据，而光盘利用激光光学地再现数据。上述内容的组合也应当包括在计算机可读介质的范围内。
98.以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
99.应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。
100.上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
101.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步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
102.所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。