本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于文件級(jí)粒度的閃存安全刪除方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)很難徹底刪除文件，通過(guò)恢復(fù)處理存儲(chǔ)介質(zhì)上殘留的數(shù)據(jù)，攻擊者可以竊取已刪除的機(jī)密信息，這已經(jīng)成為威脅存儲(chǔ)系統(tǒng)信息安全的重要隱患。2016年的一次調(diào)查報(bào)告中發(fā)現(xiàn)，從200多塊二手硬盤中(93％是機(jī)械硬盤，剩余是ssd)，發(fā)現(xiàn)超過(guò)78％的二手硬盤里存在剩余數(shù)據(jù)，其中67％的硬盤能恢復(fù)出個(gè)人機(jī)密信息，11％的硬盤包含公司敏感數(shù)據(jù)。另外調(diào)查顯示，36％的硬盤包含殘留數(shù)據(jù)，即用戶進(jìn)行了刪除操作后仍有數(shù)據(jù)殘留；40％的硬盤進(jìn)行過(guò)格式化，但仍然有數(shù)據(jù)殘留在硬盤中；僅僅只有10％的硬盤采取過(guò)安全擦除手段來(lái)清除數(shù)據(jù)。這充分說(shuō)明普通的刪除和格式化操作并不能真正的刪除數(shù)據(jù)，用戶需要采取安全刪除手段來(lái)防止數(shù)據(jù)泄露。

安全刪除是指通過(guò)各種技術(shù)手段，使存儲(chǔ)載體中的數(shù)據(jù)被刪除后不可恢復(fù)，且設(shè)備可二次利用。目前已經(jīng)針對(duì)磁介質(zhì)提出多種基于覆寫的安全刪除方法，其主要思想是，刪除文件時(shí)，重寫該文件對(duì)應(yīng)的lba(邏輯區(qū)塊地址)空間，覆蓋寫存有文件原始數(shù)據(jù)的物理介質(zhì)，以此來(lái)安全刪除文件。但由于閃存異地更新的特點(diǎn)，當(dāng)重寫該文件對(duì)應(yīng)的lba空間時(shí)，存有文件原始數(shù)據(jù)的物理頁(yè)將變?yōu)闊o(wú)效，覆蓋寫的數(shù)據(jù)被寫入到新的物理頁(yè)，無(wú)法達(dá)到覆蓋寫文件原始數(shù)據(jù)的效果。同時(shí)，在經(jīng)過(guò)大量讀寫后，文件的每個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)都有可能存在若干個(gè)副本，這些數(shù)據(jù)頁(yè)副本在存儲(chǔ)介質(zhì)里保存的時(shí)間是不可預(yù)測(cè)的，只能在垃圾回收時(shí)回收一部分，占用了固態(tài)盤空間的同時(shí)，泄露了已刪除文件中的信息。因此，針對(duì)基于閃存的固態(tài)盤，需要引進(jìn)一種新的安全刪除技術(shù)以改變這種困境。

現(xiàn)有安全刪除方法的粒度大致包括四類：頁(yè)級(jí)安全刪除、塊級(jí)安全刪除、文件級(jí)安全刪除以及全盤安全刪除。頁(yè)級(jí)的安全刪除方法以單個(gè)物理頁(yè)為單位，實(shí)時(shí)地安全刪除因?qū)懜庐a(chǎn)生的無(wú)效頁(yè)，在文件的編輯和修改過(guò)程中，寫更新操作非常頻繁，頁(yè)級(jí)的安全刪除方法會(huì)嚴(yán)重影響固態(tài)盤對(duì)正常的讀寫請(qǐng)求的響應(yīng)；塊級(jí)安全刪除方法以物理塊為單位，采用塊擦除手段來(lái)安全刪除物理塊，當(dāng)塊中存在有效頁(yè)時(shí)，需要遷移有效頁(yè)會(huì)帶來(lái)開(kāi)銷，且塊粒度實(shí)用性差；而文件級(jí)的安全刪除以文件為單位，通常文件的刪除操作不頻繁，只有在用戶刪除某個(gè)文件時(shí)，才會(huì)觸發(fā)安全刪除操作，對(duì)固態(tài)盤的讀寫性能影響??；全盤安全刪除適用范圍窄，對(duì)于多用戶共享存儲(chǔ)資源的常見(jiàn)應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)整個(gè)物理盤進(jìn)行安全刪除是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，即使是對(duì)整個(gè)虛擬盤進(jìn)行安全刪除也意味著某個(gè)文件的安全刪除。

對(duì)于基于閃存的固態(tài)盤，盡管不能采用覆寫文件的lba空間的方式來(lái)安全刪除文件，但可以直接對(duì)物理介質(zhì)進(jìn)行覆寫。對(duì)于slc閃存，有人通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)對(duì)slc閃存的物理頁(yè)進(jìn)行二次寫入是可行的，即可以通過(guò)普通的物理頁(yè)寫入命令，對(duì)存儲(chǔ)敏感數(shù)據(jù)的物理頁(yè)進(jìn)行覆蓋寫入，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)slc閃存的安全刪除。但額外的物理頁(yè)覆寫操作會(huì)影響閃存對(duì)正常讀寫請(qǐng)求的響應(yīng)，實(shí)時(shí)地安全刪除無(wú)效頁(yè)將嚴(yán)重影響固態(tài)盤的性能；且它提出的文件粒度的安全刪除方法需要遍歷整個(gè)固態(tài)盤的所有物理頁(yè)來(lái)確定文件對(duì)應(yīng)的無(wú)效頁(yè)副本，延時(shí)非常大。

如圖1所示：對(duì)于mlc閃存，支持4種電壓級(jí)別，每個(gè)單元可存儲(chǔ)2bits，狀態(tài)變化嚴(yán)格遵循閾值電壓升高的規(guī)則，在擦除之前不能反向改變狀態(tài)，即mlc閃存內(nèi)部的寫入操作必須按照一定的順序進(jìn)行；

當(dāng)對(duì)基于mlc閃存的固態(tài)盤進(jìn)行安全刪除時(shí)，有兩個(gè)限制：

(1)受編程串?dāng)_影響，當(dāng)mlc閃存的低頁(yè)和高頁(yè)都有效時(shí)，不能單獨(dú)覆寫低頁(yè)或者高頁(yè)，否則會(huì)破壞高頁(yè)或者低頁(yè)中的數(shù)據(jù)；

(2)mlc閃存的每個(gè)物理塊的錯(cuò)誤率隨被覆寫的物理頁(yè)數(shù)量增加而上升，即每個(gè)物理塊只能承受部分物理頁(yè)被覆寫。

由于這些限制，傳統(tǒng)的解決方法有兩種：一種是將mlc閃存當(dāng)做slc閃存使用，先只使用成對(duì)頁(yè)(pairedpage)中的低頁(yè)，只有當(dāng)?shù)晚?yè)無(wú)效并進(jìn)行了覆寫后，才能使用該低頁(yè)對(duì)應(yīng)的高頁(yè)，嚴(yán)重的浪費(fèi)了mlc閃存的容量；另一種是，當(dāng)需要覆寫mlc閃存成對(duì)頁(yè)中的某個(gè)頁(yè)時(shí)，要先將成對(duì)頁(yè)中的另一個(gè)頁(yè)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行遷移，再覆寫此成對(duì)頁(yè)，浪費(fèi)了mlc閃存容量的同時(shí)，安全刪除效率低下；因此，簡(jiǎn)單的物理頁(yè)覆寫方法并不適合mlc閃存。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種基于文件級(jí)粒度的閃存安全刪除方法及系統(tǒng)，其目的在于通過(guò)在文件系統(tǒng)層為每個(gè)文件分配一個(gè)guid號(hào)碼，向底層傳遞文件信息，使設(shè)備可以掌握文件數(shù)據(jù)塊的存儲(chǔ)位置、實(shí)時(shí)記錄每個(gè)文件產(chǎn)生的無(wú)效物理頁(yè)；當(dāng)用戶刪除某個(gè)文件時(shí)，設(shè)備可以通過(guò)刪除命令找到文件對(duì)應(yīng)的所有無(wú)效物理頁(yè)和所有有效物理頁(yè)，然后使用物理頁(yè)覆寫方法對(duì)文件所有的物理頁(yè)進(jìn)行覆寫來(lái)達(dá)到安全刪除文件的目的，由此解決現(xiàn)有閃存安全刪除技術(shù)效率低、延時(shí)大的技術(shù)問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種基于文件級(jí)粒度的閃存安全刪除方法，該方法包括：

(1)guid分配和封裝：為每個(gè)文件分配一個(gè)全局唯一標(biāo)識(shí)符guid，并將文件的guid封裝到文件的寫和刪除請(qǐng)求中；若是寫請(qǐng)求，則進(jìn)入步驟(2)；若是刪除請(qǐng)求則進(jìn)入步驟(5)；

(2)寫入介質(zhì)判斷：若存儲(chǔ)介質(zhì)為mlc閃存，則進(jìn)入步驟(3)；否則進(jìn)入步驟(4)；

(3)分配mlc閃存成對(duì)頁(yè)：根據(jù)寫請(qǐng)求的guid號(hào)找到該文件上一次寫入的物理頁(yè)位置，若是低頁(yè)，則分配該低頁(yè)對(duì)應(yīng)的高頁(yè)給寫請(qǐng)求，使文件的數(shù)據(jù)塊分布在mlc成對(duì)的物理頁(yè)中；若是高頁(yè)，則分配空閑低頁(yè)給寫請(qǐng)求；若沒(méi)有空閑低頁(yè)，則啟動(dòng)垃圾回收后分配空閑低頁(yè)給寫請(qǐng)求；

(4)記錄文件的無(wú)效頁(yè)：使用guid-page表實(shí)時(shí)地記錄每個(gè)文件產(chǎn)生的無(wú)效物理頁(yè)；

(5)刪除介質(zhì)判斷：若存儲(chǔ)介質(zhì)為mlc閃存，則進(jìn)入步驟(6)；若存儲(chǔ)介質(zhì)為slc閃存，則進(jìn)入步驟(7)；

(6)基于mlc閃存的安全刪除：根據(jù)guid-page表和刪除請(qǐng)求找到要?jiǎng)h除文件對(duì)應(yīng)的所有物理頁(yè)，物理頁(yè)所在物理塊的覆寫次數(shù)沒(méi)超上限的采用覆寫技術(shù)進(jìn)行安全刪除，覆寫次數(shù)超上限的遷移物理塊中的有效頁(yè)后將物理塊擦除來(lái)達(dá)到安全刪除；

(7)基于slc閃存的安全刪除：根據(jù)guid-page表和刪除請(qǐng)求找到要?jiǎng)h除的文件對(duì)應(yīng)的所有物理頁(yè)，再使用物理頁(yè)覆寫技術(shù)對(duì)這些物理頁(yè)中數(shù)據(jù)進(jìn)行安全刪除；

(8)元數(shù)據(jù)的安全刪除：根據(jù)文件刪除操作產(chǎn)生的元數(shù)據(jù)修改請(qǐng)求和映射關(guān)系的修改，找到元數(shù)據(jù)所在的物理頁(yè)，對(duì)元數(shù)據(jù)所在物理頁(yè)進(jìn)行安全刪除。

進(jìn)一步地，所述步驟(3)具體包括：

(31)物理頁(yè)查詢：根據(jù)寫請(qǐng)求的guid查找guid-page表，找到對(duì)應(yīng)guid-page表中頭結(jié)點(diǎn)指針指向的頁(yè)結(jié)點(diǎn)的物理頁(yè)號(hào)；

(32)對(duì)頁(yè)判斷：判斷所述物理頁(yè)號(hào)是低頁(yè)、高頁(yè)還是物理頁(yè)號(hào)初始值，若是低頁(yè)，分配所述低頁(yè)對(duì)應(yīng)的高頁(yè)給寫請(qǐng)求，進(jìn)入步驟(35)；若是高頁(yè)或者物理頁(yè)號(hào)初始值，則判斷固態(tài)盤中是否有空閑低頁(yè)，若有，則分配空閑低頁(yè)給寫請(qǐng)求，進(jìn)入步驟(34)；否則進(jìn)入步驟(33)；

(33)垃圾回收：先遷移要回收的目標(biāo)塊中的有效頁(yè)，同時(shí)根據(jù)有效頁(yè)對(duì)應(yīng)的guid查找對(duì)應(yīng)guid-page表中頭結(jié)點(diǎn)指針指向的頁(yè)結(jié)點(diǎn)的物理頁(yè)號(hào)，若頁(yè)結(jié)點(diǎn)的物理頁(yè)號(hào)和有效頁(yè)的物理頁(yè)號(hào)相同，則將頁(yè)結(jié)點(diǎn)的物理頁(yè)號(hào)改為有效頁(yè)遷移后的物理頁(yè)號(hào)；否則不做處理；之后根據(jù)目標(biāo)塊中無(wú)效頁(yè)對(duì)應(yīng)的guid查找對(duì)應(yīng)guid-page表，刪除guid-page表中頁(yè)結(jié)點(diǎn)的物理頁(yè)號(hào)等于無(wú)效頁(yè)物理頁(yè)號(hào)的頁(yè)結(jié)點(diǎn)；擦除目標(biāo)塊，之后分配空閑低頁(yè)給寫請(qǐng)求；

(34)更新物理頁(yè)號(hào)：將寫請(qǐng)求的guid-page表中頭結(jié)點(diǎn)指針指向的頁(yè)結(jié)點(diǎn)的物理頁(yè)號(hào)更新為新分配物理頁(yè)的物理頁(yè)號(hào)。

進(jìn)一步地，所述步驟(4)具體包括：

(41)寫命中判斷：根據(jù)寫請(qǐng)求的邏輯地址查找地址映射表，若命中，則進(jìn)入步驟(42)；否則進(jìn)入步驟(43)；

(42)記錄無(wú)效物理頁(yè)：將舊物理頁(yè)的狀態(tài)置為無(wú)效，分配新的guid-page表的頁(yè)結(jié)點(diǎn)，頁(yè)結(jié)點(diǎn)的物理頁(yè)號(hào)為該舊物理頁(yè)號(hào)，新的頁(yè)結(jié)點(diǎn)鏈接在寫請(qǐng)求的guid對(duì)應(yīng)的guid-page表尾部；

(43)更新地址映射表：更新地址映射表。

進(jìn)一步地，所述步驟(6)具體包括：

(61)查找無(wú)效物理頁(yè)：根據(jù)刪除請(qǐng)求的guid，查找對(duì)應(yīng)guid-page表中的頭結(jié)點(diǎn)指針指向的頁(yè)結(jié)點(diǎn)，該頁(yè)結(jié)點(diǎn)后鏈接的所有頁(yè)結(jié)點(diǎn)均為無(wú)效物理頁(yè)結(jié)點(diǎn)；

(62)重置guid-page表：根據(jù)刪除請(qǐng)求的guid，刪除對(duì)應(yīng)guid-page表中所有頁(yè)結(jié)點(diǎn)，并將頭結(jié)點(diǎn)重新初始化；

(63)查找有效物理頁(yè)：將刪除請(qǐng)求的邏輯地址和大小解析為多個(gè)邏輯頁(yè)號(hào)，根據(jù)邏輯頁(yè)號(hào)查找地址映射表，找到對(duì)應(yīng)的有效物理頁(yè)號(hào)，將找到的有效物理頁(yè)的狀態(tài)置為無(wú)效；

(64)覆寫次數(shù)判斷：對(duì)于所有找到的物理頁(yè)，判斷物理頁(yè)所在物理塊的覆寫計(jì)數(shù)是否超過(guò)該物理塊的覆寫次數(shù)上限；若沒(méi)有超過(guò)，則進(jìn)入步驟(65)；否則進(jìn)入步驟(66)；

(65)覆寫刪除：采用物理頁(yè)覆寫技術(shù)安全刪除物理頁(yè)中數(shù)據(jù)；該物理頁(yè)所在物理塊的覆寫計(jì)數(shù)加1；

(66)物理塊擦除：遷移該物理頁(yè)所在的物理塊中的所有有效物理頁(yè)，同時(shí)更新相應(yīng)地址映射表和guid-page表，之后擦除該物理塊實(shí)現(xiàn)安全刪除。

進(jìn)一步地，所述步驟(7)具體包括：

(71)安全刪除無(wú)效物理頁(yè)：根據(jù)刪除請(qǐng)求的guid，查找對(duì)應(yīng)guid-page表中的頭結(jié)點(diǎn)指針指向的頁(yè)結(jié)點(diǎn)，該頁(yè)結(jié)點(diǎn)后鏈接的所有頁(yè)結(jié)點(diǎn)均為無(wú)效物理頁(yè)結(jié)點(diǎn)，采用物理頁(yè)覆寫技術(shù)安全刪除無(wú)效物理頁(yè)中數(shù)據(jù)；

(72)刪除頁(yè)結(jié)點(diǎn)：根據(jù)刪除請(qǐng)求的guid，刪除對(duì)應(yīng)guid-page表中所有頁(yè)結(jié)點(diǎn)，并將頭結(jié)點(diǎn)重新初始化；

(73)安全刪除有效物理頁(yè)：將刪除請(qǐng)求的邏輯地址和大小解析為多個(gè)邏輯頁(yè)號(hào)，根據(jù)邏輯頁(yè)號(hào)查找地址映射表，找到對(duì)應(yīng)的有效的物理頁(yè)號(hào)，采用物理頁(yè)覆寫技術(shù)安全刪除有效物理頁(yè)中數(shù)據(jù)；

(74)更新地址映射表：將找到的有效的物理頁(yè)置為無(wú)效物理頁(yè)，更新地址映射表。

按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種基于文件級(jí)粒度的閃存安全刪除系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：

guid分配和封裝模塊，用于為每個(gè)文件分配一個(gè)全局唯一標(biāo)識(shí)符guid，并將文件的guid封裝到文件的寫和刪除請(qǐng)求中；若是寫請(qǐng)求，則進(jìn)入寫入介質(zhì)判斷模塊；若是刪除請(qǐng)求則進(jìn)入刪除介質(zhì)判斷模塊；

寫入介質(zhì)判斷模塊，用于判斷若存儲(chǔ)介質(zhì)為mlc閃存，則進(jìn)入mlc閃存成對(duì)頁(yè)分配模塊；否則進(jìn)入文件無(wú)效頁(yè)記錄模塊；

mlc閃存成對(duì)頁(yè)分配模塊，用于根據(jù)寫請(qǐng)求的guid號(hào)找到該文件上一次寫入的物理頁(yè)位置，若是低頁(yè)，則分配該低頁(yè)對(duì)應(yīng)的高頁(yè)給寫請(qǐng)求，使文件的數(shù)據(jù)塊分布在mlc成對(duì)的物理頁(yè)中；若是高頁(yè)，則分配空閑低頁(yè)給寫請(qǐng)求；若沒(méi)有空閑空間，則啟動(dòng)垃圾回收后分配空閑低頁(yè)給寫請(qǐng)求；

文件無(wú)效頁(yè)記錄模塊，用于使用guid-page表實(shí)時(shí)地記錄每個(gè)文件產(chǎn)生的無(wú)效物理頁(yè)；

刪除介質(zhì)判斷模塊，用于判斷若存儲(chǔ)介質(zhì)為mlc閃存，則進(jìn)入基于mlc閃存的安全刪除模塊；若存儲(chǔ)介質(zhì)為slc閃存，則進(jìn)入基于slc閃存的安全刪除模塊；

基于mlc閃存的安全刪除模塊，用于根據(jù)guid-page表和刪除請(qǐng)求找到要?jiǎng)h除文件對(duì)應(yīng)的所有物理頁(yè)，物理頁(yè)所在物理塊的覆寫次數(shù)沒(méi)超上限的采用覆寫技術(shù)進(jìn)行安全刪除，覆寫次數(shù)超上限的遷移物理塊中的有效頁(yè)后將物理塊擦除來(lái)達(dá)到安全刪除；

基于slc閃存的安全刪除模塊，用于根據(jù)guid-page表和刪除請(qǐng)求找到要?jiǎng)h除的文件對(duì)應(yīng)的所有物理頁(yè)，再使用物理頁(yè)覆寫技術(shù)對(duì)這些物理頁(yè)中數(shù)據(jù)進(jìn)行安全刪除；

元數(shù)據(jù)的安全刪除模塊，用于根據(jù)文件刪除操作產(chǎn)生的元數(shù)據(jù)修改請(qǐng)求和映射關(guān)系的修改，找到元數(shù)據(jù)所在的物理頁(yè)，對(duì)元數(shù)據(jù)所在物理頁(yè)進(jìn)行安全刪除。

進(jìn)一步地，所述mlc閃存成對(duì)頁(yè)分配模塊具體包括：

物理頁(yè)查詢單元，用于根據(jù)寫請(qǐng)求的guid查找guid-page表，找到對(duì)應(yīng)guid-page表中頭結(jié)點(diǎn)指針指向的頁(yè)結(jié)點(diǎn)的物理頁(yè)號(hào)；

對(duì)頁(yè)判斷單元，用于判斷所述物理頁(yè)號(hào)是低頁(yè)、高頁(yè)還是物理頁(yè)號(hào)初始值，若是低頁(yè)，分配所述低頁(yè)對(duì)應(yīng)的高頁(yè)給寫請(qǐng)求，進(jìn)入更新物理頁(yè)號(hào)單元；若是高頁(yè)或者物理頁(yè)號(hào)初始值，則判斷固態(tài)盤中是否有空閑低頁(yè)，若有，則分配空閑低頁(yè)給寫請(qǐng)求，進(jìn)入更新物理頁(yè)號(hào)單元；否則進(jìn)入垃圾回收單元；

垃圾回收單元：用于先遷移要回收的目標(biāo)塊中的有效頁(yè)，同時(shí)根據(jù)中有效頁(yè)對(duì)應(yīng)的guid查找對(duì)應(yīng)guid-page表中頭結(jié)點(diǎn)指針指向的頁(yè)結(jié)點(diǎn)的物理頁(yè)號(hào)，若頁(yè)結(jié)點(diǎn)的物理頁(yè)號(hào)和有效頁(yè)的物理頁(yè)號(hào)相同，則將頁(yè)結(jié)點(diǎn)的物理頁(yè)號(hào)改為有效頁(yè)遷移后的物理頁(yè)號(hào)；否則不做處理；之后根據(jù)目標(biāo)塊中無(wú)效頁(yè)對(duì)應(yīng)的guid查找對(duì)應(yīng)guid-page表，刪除guid-page表中頁(yè)結(jié)點(diǎn)的物理頁(yè)號(hào)等于無(wú)效頁(yè)物理頁(yè)號(hào)的頁(yè)結(jié)點(diǎn)；擦除目標(biāo)塊，之后分配空閑低頁(yè)給寫請(qǐng)求；

更新物理頁(yè)號(hào)單元，用于將寫請(qǐng)求的guid-page表中頭結(jié)點(diǎn)指針指向的頁(yè)結(jié)點(diǎn)的物理頁(yè)號(hào)更新為新分配物理頁(yè)的物理頁(yè)號(hào)。

進(jìn)一步地，所述文件無(wú)效頁(yè)記錄模塊具體包括：

寫命中判斷單元，用于根據(jù)寫請(qǐng)求的邏輯地址查找地址映射表，若命中，則進(jìn)入記錄無(wú)效物理頁(yè)單元；否則進(jìn)入更新地址映射表單元；

記錄無(wú)效物理頁(yè)單元，用于將舊物理頁(yè)的狀態(tài)置為無(wú)效，分配新的guid-page表的頁(yè)結(jié)點(diǎn)，頁(yè)結(jié)點(diǎn)的物理頁(yè)號(hào)為該舊物理頁(yè)號(hào)，新的頁(yè)結(jié)點(diǎn)鏈接在寫請(qǐng)求的guid對(duì)應(yīng)的guid-page表尾部；

更新地址映射表單元，用于更新地址映射表。

進(jìn)一步地，所述基于mlc閃存的安全刪除模塊具體包括：

查找無(wú)效物理頁(yè)單元，用于根據(jù)刪除請(qǐng)求的guid，查找對(duì)應(yīng)guid-page表中的頭結(jié)點(diǎn)指針指向的頁(yè)結(jié)點(diǎn)，該頁(yè)結(jié)點(diǎn)后鏈接的所有頁(yè)結(jié)點(diǎn)均為無(wú)效物理頁(yè)結(jié)點(diǎn)；

重置guid-page表單元，用于根據(jù)刪除請(qǐng)求的guid，刪除對(duì)應(yīng)guid-page表中所有頁(yè)結(jié)點(diǎn)，并將頭結(jié)點(diǎn)重新初始化；

查找有效物理頁(yè)單元，用于將刪除請(qǐng)求的邏輯地址和大小解析為多個(gè)邏輯頁(yè)號(hào)，根據(jù)邏輯頁(yè)號(hào)查找地址映射表，找到對(duì)應(yīng)的有效物理頁(yè)號(hào)，將找到的有效物理頁(yè)的狀態(tài)置為無(wú)效；

覆寫次數(shù)判斷單元，用于對(duì)于所有找到的物理頁(yè)，判斷物理頁(yè)所在物理塊的覆寫計(jì)數(shù)是否超過(guò)該物理塊的覆寫次數(shù)上限；若沒(méi)有超過(guò)，則進(jìn)入覆寫刪除單元；否則進(jìn)入物理塊擦除單元；

覆寫刪除單元，用于采用物理頁(yè)覆寫技術(shù)安全刪除物理頁(yè)中數(shù)據(jù)；該物理頁(yè)所在物理塊的覆寫計(jì)數(shù)加1；

物理塊擦除單元，用于遷移該物理頁(yè)所在的物理塊中的所有有效物理頁(yè)，同時(shí)更新相應(yīng)地址映射表和guid-page表，之后擦除該物理塊實(shí)現(xiàn)安全刪除。

進(jìn)一步地，所述基于slc閃存的安全刪除模塊具體包括：

安全刪除無(wú)效物理頁(yè)單元，用于根據(jù)刪除請(qǐng)求的guid，查找對(duì)應(yīng)guid-page表中的頭結(jié)點(diǎn)指針指向的頁(yè)結(jié)點(diǎn)，該頁(yè)結(jié)點(diǎn)后鏈接的所有頁(yè)結(jié)點(diǎn)均為無(wú)效物理頁(yè)結(jié)點(diǎn)，采用物理頁(yè)覆寫技術(shù)安全刪除無(wú)效物理頁(yè)中數(shù)據(jù)；

刪除頁(yè)結(jié)點(diǎn)單元，用于根據(jù)刪除請(qǐng)求的guid，刪除對(duì)應(yīng)guid-page表中所有頁(yè)結(jié)點(diǎn)，并將頭結(jié)點(diǎn)重新初始化；

安全刪除有效物理頁(yè)單元，用于將刪除請(qǐng)求的邏輯地址和大小解析為多個(gè)邏輯頁(yè)號(hào)，根據(jù)邏輯頁(yè)號(hào)查找地址映射表，找到對(duì)應(yīng)的有效的物理頁(yè)號(hào)，采用物理頁(yè)覆寫技術(shù)安全刪除有效物理頁(yè)中數(shù)據(jù)；

更新地址映射表單元，用于將找到的有效的物理頁(yè)置為無(wú)效物理頁(yè)，更新地址映射表。

總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)特征及有益效果：

(1)相比較塊級(jí)粒度的安全刪除，本發(fā)明能減少安全刪除對(duì)固態(tài)盤讀寫性能的影響，不需要實(shí)時(shí)安全刪除每個(gè)文件因修改產(chǎn)生的無(wú)效頁(yè)，只有在用戶刪除文件時(shí)才需要執(zhí)行安全刪除；

(2)相比較現(xiàn)有基于mlc的安全刪除方法，本發(fā)明對(duì)mlc閃存的安全刪除更高效，解決了安全刪除mlc時(shí)編程串?dāng)_的問(wèn)題，在安全刪除mlc的基礎(chǔ)上，減少了對(duì)mlc物理容量的浪費(fèi)；

附圖說(shuō)明

圖1是mlc閃存單元寫入順序示意圖；

圖2是本發(fā)明方法的實(shí)施流程圖；

圖3是guid_page表的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是guid分配與封裝的流程圖；

圖5是分配mlc閃存成對(duì)頁(yè)的流程圖；

圖6是記錄文件的無(wú)效頁(yè)的流程圖；

圖7是slc閃存的安全刪除的流程圖；

圖8是mlc閃存的安全刪除的流程圖；

圖9是元數(shù)據(jù)安全刪除的流程圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

如圖2所示，本發(fā)明方法包括以下步驟：

(1)guid分配和封裝：為每個(gè)文件分配一個(gè)全局唯一標(biāo)識(shí)符guid，并將文件的guid封裝到文件的寫和刪除請(qǐng)求中；若是寫請(qǐng)求，則進(jìn)入步驟(2)；若是刪除請(qǐng)求則進(jìn)入步驟(5)；

(2)寫入介質(zhì)判斷：若存儲(chǔ)介質(zhì)為mlc閃存，則進(jìn)入步驟(3)；否則進(jìn)入步驟(4)；

(3)分配mlc閃存成對(duì)頁(yè)：根據(jù)寫請(qǐng)求的guid號(hào)找到該文件上一次寫入的物理頁(yè)位置，若是低頁(yè)，則分配該低頁(yè)對(duì)應(yīng)的高頁(yè)給寫請(qǐng)求，使文件的數(shù)據(jù)塊分布在mlc成對(duì)的物理頁(yè)中；若是高頁(yè)，則分配空閑低頁(yè)給寫請(qǐng)求；若沒(méi)有空閑空間，則啟動(dòng)垃圾回收后分配空閑低頁(yè)給寫請(qǐng)求；

(4)記錄文件的無(wú)效頁(yè)：使用guid-page表實(shí)時(shí)地記錄每個(gè)文件產(chǎn)生的無(wú)效物理頁(yè)；

(5)刪除介質(zhì)判斷：若存儲(chǔ)介質(zhì)為mlc閃存，則進(jìn)入步驟(6)；若存儲(chǔ)介質(zhì)為slc閃存，則進(jìn)入步驟(7)；

(6)基于mlc閃存的安全刪除：根據(jù)guid-page表和刪除請(qǐng)求找到要?jiǎng)h除文件對(duì)應(yīng)的所有物理頁(yè)，物理頁(yè)所在物理塊的覆寫次數(shù)沒(méi)超上限的采用覆寫技術(shù)進(jìn)行安全刪除，覆寫次數(shù)超上限的遷移物理塊中的有效頁(yè)后將物理塊擦除來(lái)達(dá)到安全刪除；

(7)基于slc閃存的安全刪除：根據(jù)guid-page表和刪除請(qǐng)求找到要?jiǎng)h除的文件對(duì)應(yīng)的所有物理頁(yè)，再使用物理頁(yè)覆寫技術(shù)對(duì)這些物理頁(yè)中數(shù)據(jù)進(jìn)行安全刪除；

(8)元數(shù)據(jù)的安全刪除：根據(jù)文件刪除操作產(chǎn)生的元數(shù)據(jù)修改請(qǐng)求和映射關(guān)系的修改，找到元數(shù)據(jù)所在的物理頁(yè)，對(duì)元數(shù)據(jù)所在物理頁(yè)進(jìn)行安全刪除。

如圖3所示，本技術(shù)方案所述guid-page表結(jié)構(gòu)為：

每個(gè)guid-page表的頭結(jié)點(diǎn)包括guid號(hào)和一個(gè)指向頁(yè)結(jié)點(diǎn)的指針，每個(gè)頁(yè)結(jié)點(diǎn)包括物理頁(yè)號(hào)和指向下一個(gè)頁(yè)結(jié)點(diǎn)的指針；mlc閃存的guid-page表除了頭結(jié)點(diǎn)指向的第一個(gè)頁(yè)結(jié)點(diǎn)為有效頁(yè)結(jié)點(diǎn)，除此之外其他頁(yè)結(jié)點(diǎn)均為無(wú)效頁(yè)結(jié)點(diǎn)；slc閃存的guid-page表中的頁(yè)結(jié)點(diǎn)均為無(wú)效頁(yè)結(jié)點(diǎn)。

如圖4所示為guid的分配和封裝流程，由于固態(tài)盤的異地更新特性，每個(gè)文件的數(shù)據(jù)塊可能在固態(tài)盤里存在很多無(wú)效頁(yè)副本，現(xiàn)有的文件系統(tǒng)不知道文件的無(wú)效頁(yè)副本在硬件中的存儲(chǔ)位置，因此本技術(shù)方案在文件系統(tǒng)層增添guid的分配與封裝過(guò)程，給每個(gè)文件分配一個(gè)guid來(lái)唯一標(biāo)識(shí)每個(gè)文件，并將該文件的guid封裝到該文件的寫請(qǐng)求或刪除請(qǐng)求中，將包含guid的寫請(qǐng)求或刪除請(qǐng)求傳遞給通用塊層，再傳遞到驅(qū)動(dòng)層，再傳遞到設(shè)備層，使設(shè)備可以通過(guò)guid掌握文件數(shù)據(jù)塊的存儲(chǔ)位置。

在現(xiàn)有的系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)在刪除文件的時(shí)候，只刪除了文件的元數(shù)據(jù)，并沒(méi)有刪除文件的數(shù)據(jù)塊。為實(shí)現(xiàn)單個(gè)文件的安全刪除，需要開(kāi)啟trim功能。即所述刪除請(qǐng)求為trim命令，當(dāng)用戶刪除文件時(shí)，操作系統(tǒng)將發(fā)送trim指令，文件系統(tǒng)接收到trim指令后，將要?jiǎng)h除的文件的guid包裝入trim請(qǐng)求中，傳送到通用塊層，再傳送到驅(qū)動(dòng)層，再傳送到設(shè)備層，通知控制器哪些物理頁(yè)可以置為無(wú)效了。

本技術(shù)方案實(shí)施例中操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)層均支持trim指令的發(fā)送和傳輸，設(shè)備層也支持trim命令的處理。

當(dāng)刪除某文件時(shí)，可以通過(guò)刪除請(qǐng)求的guid查找該文件對(duì)應(yīng)的無(wú)效頁(yè)副本，并通過(guò)刪除請(qǐng)求的數(shù)據(jù)段查找該文件對(duì)應(yīng)的有效頁(yè)；具體實(shí)施例流程如下：

(11)將要執(zhí)行寫或者刪除的文件的索引節(jié)點(diǎn)inode號(hào)記錄為文件的guid；

(12)將文件的guid封裝到文件的寫和刪除請(qǐng)求中。

如圖5所示為分配mlc閃存成對(duì)頁(yè)流程，由于mlc閃存芯片對(duì)寫入順序有嚴(yán)格要求，必須先寫成對(duì)頁(yè)中的低頁(yè)，再寫成對(duì)頁(yè)中的高頁(yè)，否則會(huì)造成數(shù)據(jù)錯(cuò)誤；且成對(duì)頁(yè)之間存在編程串?dāng)_，覆寫成對(duì)頁(yè)中的某個(gè)頁(yè)時(shí)，將導(dǎo)致成對(duì)頁(yè)中的另一個(gè)頁(yè)的數(shù)據(jù)發(fā)生錯(cuò)誤，因此基于mlc閃存的安全刪除很難實(shí)現(xiàn)，本技術(shù)方案采用一種全新的物理頁(yè)分配方式即成對(duì)分配方式，具體流程如下：

(31)物理頁(yè)查詢：根據(jù)寫請(qǐng)求的guid查找guid-page表，找到對(duì)應(yīng)guid-page表中頭結(jié)點(diǎn)指針指向的頁(yè)結(jié)點(diǎn)的物理頁(yè)號(hào)；

(32)對(duì)頁(yè)判斷：判斷所述物理頁(yè)號(hào)是低頁(yè)、高頁(yè)還是物理頁(yè)號(hào)初始值，若是低頁(yè)，分配所述低頁(yè)對(duì)應(yīng)的高頁(yè)給寫請(qǐng)求，進(jìn)入步驟(35)；若是高頁(yè)或者物理頁(yè)號(hào)初始值，則判斷固態(tài)盤中是否有空閑低頁(yè)，若有，則分配空閑低頁(yè)給寫請(qǐng)求，進(jìn)入步驟(34)；否則進(jìn)入步驟(33)；

(33)垃圾回收：先遷移要回收的目標(biāo)塊中的有效頁(yè)，同時(shí)根據(jù)有效頁(yè)對(duì)應(yīng)的guid查找對(duì)應(yīng)guid-page表中頭結(jié)點(diǎn)指針指向的頁(yè)結(jié)點(diǎn)的物理頁(yè)號(hào)，若頁(yè)結(jié)點(diǎn)的物理頁(yè)號(hào)和有效頁(yè)的物理頁(yè)號(hào)相同，則將頁(yè)結(jié)點(diǎn)的物理頁(yè)號(hào)改為有效頁(yè)遷移后的物理頁(yè)號(hào)；否則不做處理；之后根據(jù)目標(biāo)塊中無(wú)效頁(yè)對(duì)應(yīng)的guid查找對(duì)應(yīng)guid-page表，刪除guid-page表中頁(yè)結(jié)點(diǎn)的物理頁(yè)號(hào)等于無(wú)效頁(yè)物理頁(yè)號(hào)的頁(yè)結(jié)點(diǎn)；擦除目標(biāo)塊，之后分配空閑低頁(yè)給寫請(qǐng)求；

(34)更新物理頁(yè)號(hào)：將寫請(qǐng)求的guid-page表中頭結(jié)點(diǎn)指針指向的頁(yè)結(jié)點(diǎn)的物理頁(yè)號(hào)更新為新分配物理頁(yè)的物理頁(yè)號(hào)。

這樣做的好處是，對(duì)文件進(jìn)行安全刪除時(shí)，可以將文件對(duì)應(yīng)的高、低頁(yè)一起覆寫，避免了覆寫mlc時(shí)成對(duì)頁(yè)之間的編程串?dāng)_帶來(lái)的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤問(wèn)題。

如圖6所示為記錄文件的無(wú)效頁(yè)流程，為了實(shí)現(xiàn)閃存文件級(jí)的安全刪除，不僅需要安全刪除文件在固態(tài)盤中的對(duì)應(yīng)的有效頁(yè)，還需要安全刪除文件因修改產(chǎn)生的無(wú)效頁(yè)副本；因此，需要實(shí)時(shí)地記錄每個(gè)文件產(chǎn)生的無(wú)效物理頁(yè)和有效物理頁(yè)；其中文件對(duì)應(yīng)的有效物理頁(yè)可以通過(guò)刪除命令找到，即在用戶刪除文件時(shí)，設(shè)備層將接收到的刪除命令的數(shù)據(jù)段解析成多個(gè)邏輯頁(yè)號(hào)，通過(guò)查找地址映射表得到文件對(duì)應(yīng)的有效物理頁(yè)號(hào)；但由于映射表的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，不能通過(guò)邏輯頁(yè)號(hào)找到文件對(duì)應(yīng)的無(wú)效物理頁(yè)；因此需要一種方案來(lái)記錄文件對(duì)應(yīng)的無(wú)效物理頁(yè)；具體流程如下：

(41)寫命中判斷：根據(jù)寫請(qǐng)求的邏輯地址查找地址映射表，若命中，則進(jìn)入步驟(42)；否則進(jìn)入步驟(43)；

(42)記錄無(wú)效物理頁(yè)：將舊物理頁(yè)的狀態(tài)置為無(wú)效，分配新的guid-page表的頁(yè)結(jié)點(diǎn)，頁(yè)結(jié)點(diǎn)的物理頁(yè)號(hào)為該舊物理頁(yè)號(hào)，新的頁(yè)結(jié)點(diǎn)鏈接在寫請(qǐng)求的guid對(duì)應(yīng)的guid-page表尾部；

(43)更新地址映射表：更新地址映射表。

如圖7所示為slc閃存的安全刪除的流程，目前市面上的slc閃存都基本支持覆蓋寫入(只能將“1”改為“0”)，即可在擦除前對(duì)物理頁(yè)進(jìn)行覆寫(即第二次寫操作)，而對(duì)閃存的錯(cuò)誤率并不產(chǎn)生明顯的影響；因此，對(duì)于slc閃存，本技術(shù)方案實(shí)時(shí)記錄每個(gè)文件在編輯和修改過(guò)程中產(chǎn)生的無(wú)效物理頁(yè)，刪除文件時(shí)，通過(guò)刪除命令的guid和數(shù)據(jù)段找到該文件對(duì)應(yīng)的所有有效物理頁(yè)和無(wú)效物理頁(yè)，再使用物理頁(yè)覆寫方法對(duì)這些物理頁(yè)進(jìn)行覆寫，從而實(shí)現(xiàn)slc閃存的文件級(jí)安全刪除；具體流程如下：

(71)安全刪除無(wú)效物理頁(yè)：根據(jù)刪除請(qǐng)求的guid，查找對(duì)應(yīng)guid-page表中的頭結(jié)點(diǎn)指針指向的頁(yè)結(jié)點(diǎn)，該頁(yè)結(jié)點(diǎn)后鏈接的所有頁(yè)結(jié)點(diǎn)均為無(wú)效物理頁(yè)結(jié)點(diǎn)，采用物理頁(yè)覆寫技術(shù)安全刪除無(wú)效物理頁(yè)中數(shù)據(jù)；

(72)刪除頁(yè)結(jié)點(diǎn)：根據(jù)刪除請(qǐng)求的guid，刪除對(duì)應(yīng)guid-page表中所有頁(yè)結(jié)點(diǎn)，并將頭結(jié)點(diǎn)重新初始化；

(73)安全刪除有效物理頁(yè)：將刪除請(qǐng)求的邏輯地址和大小解析為多個(gè)邏輯頁(yè)號(hào)，根據(jù)邏輯頁(yè)號(hào)查找地址映射表，找到對(duì)應(yīng)的有效的物理頁(yè)號(hào)，采用物理頁(yè)覆寫技術(shù)安全刪除有效物理頁(yè)中數(shù)據(jù)；

(74)更新地址映射表：將找到的有效的物理頁(yè)置為無(wú)效物理頁(yè)，更新地址映射表。

如圖8是mlc閃存的安全刪除的流程，本技術(shù)方案進(jìn)行基于mlc刪除的安全刪除時(shí)，通過(guò)、刪除命令的guid和數(shù)據(jù)段找到該文件對(duì)應(yīng)的所有有效物理頁(yè)和無(wú)效物理頁(yè)，同時(shí)安全刪除文件在mlc閃存中對(duì)應(yīng)的高頁(yè)和低頁(yè)，避免編程串?dāng)_的影響；通過(guò)測(cè)試mlc閃存的每個(gè)塊能承受的覆寫頁(yè)數(shù)，設(shè)置覆寫閾值，當(dāng)mlc閃存中某個(gè)塊被覆寫的頁(yè)數(shù)超過(guò)了覆寫閾值時(shí)，不再使用物理頁(yè)覆寫方法進(jìn)行安全刪除，而是遷移該塊中的有效頁(yè)，將該塊擦除來(lái)達(dá)到安全刪除的目的；具體流程如下：

(61)查找無(wú)效物理頁(yè)：根據(jù)刪除請(qǐng)求的guid，查找對(duì)應(yīng)guid-page表中的頭結(jié)點(diǎn)指針指向的頁(yè)結(jié)點(diǎn)，該頁(yè)結(jié)點(diǎn)后鏈接的所有頁(yè)結(jié)點(diǎn)均為無(wú)效物理頁(yè)結(jié)點(diǎn)；

(62)重置guid-page表：根據(jù)刪除請(qǐng)求的guid，刪除對(duì)應(yīng)guid-page表中所有頁(yè)結(jié)點(diǎn)，并將頭結(jié)點(diǎn)重新初始化；

(63)查找有效物理頁(yè)：將刪除請(qǐng)求的邏輯地址和大小解析為多個(gè)邏輯頁(yè)號(hào)，根據(jù)邏輯頁(yè)號(hào)查找地址映射表，找到對(duì)應(yīng)的有效物理頁(yè)號(hào)，將找到的有效物理頁(yè)的狀態(tài)置為無(wú)效；

(64)覆寫次數(shù)判斷：對(duì)于所有找到的物理頁(yè)，判斷物理頁(yè)所在物理塊的覆寫計(jì)數(shù)是否超過(guò)該物理塊的覆寫次數(shù)上限；若沒(méi)有超過(guò)，則進(jìn)入步驟(65)；否則進(jìn)入步驟(66)；

(65)覆寫刪除：采用物理頁(yè)覆寫技術(shù)安全刪除物理頁(yè)中數(shù)據(jù)；該物理頁(yè)所在物理塊的覆寫計(jì)數(shù)加1；

(66)物理塊擦除：遷移該物理頁(yè)所在的物理塊中的所有有效物理頁(yè)，同時(shí)更新相應(yīng)地址映射表和guid-page表，之后擦除該物理塊實(shí)現(xiàn)安全刪除。

如圖9是元數(shù)據(jù)安全刪除的流程，當(dāng)文件的數(shù)據(jù)塊安全刪除后，文件的元數(shù)據(jù)信息如文件的名稱、inode結(jié)點(diǎn)、映射信息等元數(shù)據(jù)仍該殘留在閃存中，會(huì)泄露文件信息。因此，需要進(jìn)一步對(duì)該文件相關(guān)的元數(shù)據(jù)進(jìn)行安全刪除，來(lái)徹底消除痕跡；具體流程如下：

(81)根據(jù)文件刪除操作產(chǎn)生的元數(shù)據(jù)修改請(qǐng)求和映射關(guān)系的修改，找到元數(shù)據(jù)所在的物理頁(yè)；

(82)判斷該物理頁(yè)是否已經(jīng)被安全刪除過(guò)，若是，則結(jié)束刪除；否則對(duì)元數(shù)據(jù)所在物理頁(yè)進(jìn)行安全刪除，即采用物理頁(yè)覆寫技術(shù)覆寫這些物理頁(yè)中的數(shù)據(jù)，并標(biāo)志該頁(yè)已經(jīng)被安全刪除。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。