存儲(chǔ)系統(tǒng)中垃圾收集的方法和系統(tǒng)的制作方法【專利說(shuō)明】【
背景技術(shù)：
】[0001]在存儲(chǔ)系統(tǒng)中，情況常常是，為了寫入一個(gè)數(shù)據(jù)塊，平均一半的數(shù)據(jù)塊需要移動(dòng)。結(jié)果，將數(shù)據(jù)寫入到存儲(chǔ)系統(tǒng)在系統(tǒng)中引入明顯的延遲，并因此降低系統(tǒng)的總體性能。為了管理存儲(chǔ)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，一般使用垃圾收集器以從不再使用的數(shù)據(jù)回收存儲(chǔ)空間?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0002]總體上，在一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，包括指令，當(dāng)該指令被處理器執(zhí)行時(shí)執(zhí)行一種方法，該方法包括:接收將數(shù)據(jù)寫入到持久存儲(chǔ)器的第一請(qǐng)求；響應(yīng)于第一請(qǐng)求，將數(shù)據(jù)寫入到持久存儲(chǔ)器中的短壽命塊，其中，數(shù)據(jù)是短壽命數(shù)據(jù)；和執(zhí)行包括以下過(guò)程的改進(jìn)的垃圾收集操作:選擇第一塊中的第一碎片頁(yè)；確定第一碎片頁(yè)是活動(dòng)的；基于確定第一碎片頁(yè)是活動(dòng)的，將第一碎片頁(yè)移動(dòng)到持久存儲(chǔ)器中的長(zhǎng)壽命塊，其中，長(zhǎng)壽命塊與短壽命塊不同，并且其中，長(zhǎng)壽命塊不包含任何短壽命數(shù)據(jù)。[0003]總體上，在一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種用于管理數(shù)據(jù)的方法。該方法包括:接收將數(shù)據(jù)寫入到持久存儲(chǔ)器的第一請(qǐng)求；響應(yīng)于第一請(qǐng)求，將數(shù)據(jù)寫入到持久存儲(chǔ)器中的短壽命塊，其中，數(shù)據(jù)是選自包含短壽命數(shù)據(jù)和未知壽命的數(shù)據(jù)的組的一個(gè)；和執(zhí)行包括以下過(guò)程的改進(jìn)的垃圾收集操作:選擇第一塊中的第一碎片頁(yè)；確定第一碎片頁(yè)是活動(dòng)的；基于確定第一碎片頁(yè)是活動(dòng)的，將第一碎片頁(yè)移動(dòng)到持久存儲(chǔ)器中的長(zhǎng)壽命塊，其中，長(zhǎng)壽命塊與短壽命塊不同，并且其中，長(zhǎng)壽命塊不包含任何短壽命數(shù)據(jù)。[0004]總體上，在一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種存儲(chǔ)設(shè)備，該存儲(chǔ)設(shè)備包括:持久存儲(chǔ)器；非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其包含指令；和處理器，其被配置為執(zhí)行指令，其中，當(dāng)該指令被處理器執(zhí)行時(shí)執(zhí)行方法。該方法包括:(a)接收將數(shù)據(jù)寫入到持久存儲(chǔ)器的第一請(qǐng)求；(b)響應(yīng)于第一請(qǐng)求，將數(shù)據(jù)寫入到持久存儲(chǔ)器中的短壽命塊，其中，數(shù)據(jù)是選自包含短壽命數(shù)據(jù)和未知壽命的數(shù)據(jù)的組的一個(gè)；和(C)執(zhí)行包括以下過(guò)程的改進(jìn)的垃圾收集操作:選擇第一塊中的第一碎片頁(yè)；確定第一碎片頁(yè)是活動(dòng)的；基于確定第一碎片頁(yè)是活動(dòng)的，將第一碎片頁(yè)移動(dòng)到持久存儲(chǔ)器中的長(zhǎng)壽命塊，其中，長(zhǎng)壽命塊與短壽命塊不同，并且其中，長(zhǎng)壽命塊不包含任何短壽命數(shù)據(jù)，其中，與選自包含(a)和(b)的組的至少一個(gè)并行地執(zhí)行改進(jìn)的垃圾收集操作的至少一部分。[0005]根據(jù)以下的描述和所附的權(quán)利要求，本發(fā)明的其它方面將十分明顯?！靖綀D說(shuō)明】[0006]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的系統(tǒng)。[0007]圖2A示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的固態(tài)存儲(chǔ)器模塊。[0008]圖2B示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的塊。[0009]圖2C示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的碎片頁(yè)。[0010]圖2D示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的TOC頁(yè)。[0011]圖2E示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的塊的例子。[0012]圖2F示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的內(nèi)容表(tableofcontents)(TOC)條目ο[0013]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的用于接收寫入請(qǐng)求的流程圖。[0014]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的改進(jìn)的垃圾收集操作的流程圖。[0015]圖5A?6B不出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的各種例子。【具體實(shí)施方式】[0016]現(xiàn)在參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的特定實(shí)施方式。在本發(fā)明的實(shí)施方式的以下詳細(xì)描述中，為了使得能夠更徹底地理解本發(fā)明，闡述大量的特定細(xì)節(jié)。但是，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，很顯然可以在沒有這些特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施本發(fā)明。在其它的情況下，為了避免不必要地使描述復(fù)雜化，不詳細(xì)描述公知的特征。[0017]在圖1?6B的以下描述中，在本發(fā)明的各種實(shí)施方式中關(guān)于附圖描述的任何部件可能與關(guān)于任何其它附圖描述的一個(gè)或更多個(gè)類似名稱的部件等同。為了簡(jiǎn)潔，不對(duì)各附圖重復(fù)這些部件的描述。因此，各附圖的部件的每一個(gè)實(shí)施方式作為參考被加入，并且，被假定為可選地存在于具有一個(gè)或更多個(gè)類似名稱的部件的每個(gè)其它附圖內(nèi)。另外，根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式，附圖的部件的任何描述要被解釋為任選的實(shí)施例，該任選的實(shí)施方式可結(jié)合關(guān)于任何其它附圖中的相應(yīng)的類似名稱的部件描述的實(shí)施方式、除其以外或者作為其替代被實(shí)現(xiàn)。[0018]總體上，本發(fā)明的實(shí)施方式涉及使用數(shù)據(jù)的壽命以將存儲(chǔ)設(shè)備內(nèi)的或者寫入到存儲(chǔ)設(shè)備的數(shù)據(jù)分類的方法和系統(tǒng)。具體而言，本發(fā)明的實(shí)施方式涉及與短壽命數(shù)據(jù)分開地存儲(chǔ)持久的數(shù)據(jù)。通過(guò)基于壽命將數(shù)據(jù)分類，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，可以減少存儲(chǔ)設(shè)備中的寫入幅度(writeamplitude)。在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，寫入幅度與存儲(chǔ)設(shè)備的各寫入所需要的存儲(chǔ)設(shè)備中的數(shù)據(jù)的移動(dòng)次數(shù)對(duì)應(yīng)。由于編寫/擦除循環(huán)的次數(shù)會(huì)縮短固態(tài)存儲(chǔ)器模塊的壽命，因此，減少寫入幅度具有性能益處。[0019]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的系統(tǒng)。如圖1所示，該系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)客戶機(jī)100和存儲(chǔ)設(shè)備102。以下描述這些部件的每一個(gè)。[0020]在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，客戶機(jī)100是在包括向存儲(chǔ)設(shè)備102發(fā)出讀取請(qǐng)求和/或向存儲(chǔ)設(shè)備發(fā)出寫入請(qǐng)求的功能的系統(tǒng)上執(zhí)行的任何系統(tǒng)或處理。在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，每個(gè)客戶機(jī)100可包括處理器(未不出)、存儲(chǔ)器(未不出)和持久存儲(chǔ)器(未示出)。[0021]在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，客戶機(jī)100與存儲(chǔ)設(shè)備102操作連接。在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，存儲(chǔ)設(shè)備102是包括易失性和持久存儲(chǔ)器并且被配置為服務(wù)來(lái)自一個(gè)或多個(gè)客戶機(jī)100的讀取請(qǐng)求和/或?qū)懭胝?qǐng)求的系統(tǒng)。存儲(chǔ)設(shè)備102進(jìn)一步被配置為實(shí)施改進(jìn)的垃圾收集操作，該改進(jìn)的垃圾收集操作包括以與以下描述的改進(jìn)的垃圾收集操作(例如，參見圖4)一致的方式將任何內(nèi)容表(TOC)條目和碎片移動(dòng)到長(zhǎng)壽命塊。存儲(chǔ)設(shè)備102進(jìn)一步被配置為以與以下描述的方法一致的方式(例如，參見圖3)在存儲(chǔ)設(shè)備中存儲(chǔ)來(lái)自寫入請(qǐng)求的數(shù)據(jù)。[0022]在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，存儲(chǔ)設(shè)備102包括處理器104、存儲(chǔ)器106和一個(gè)或多個(gè)固態(tài)存儲(chǔ)器模塊(例如，固態(tài)存儲(chǔ)器模塊A110A、固態(tài)存儲(chǔ)器模塊B110B、固態(tài)存儲(chǔ)器模塊NI1N)。[0023]在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，存儲(chǔ)器106可以是包括但不限于動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)、同步DRAM、SDRSDRAM和DDRSDRAM的任何易失性存儲(chǔ)器。在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，存儲(chǔ)器106被配置為在將各種數(shù)據(jù)(包含用于TOC條目和碎片的數(shù)據(jù))存儲(chǔ)于固態(tài)存儲(chǔ)器模塊(例如，110A、110B、110N)中之前暫時(shí)存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器106可與處理器104操作連接。[0024]在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，處理器104是具有被配置為執(zhí)行指令的單芯或多芯的一組電子電路。處理器104被配置為執(zhí)行指令以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，這里，該指令被存儲(chǔ)于位于存儲(chǔ)設(shè)備102內(nèi)或者與其操作連接的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(未示出)上。作為替代方案，可使用硬件實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)設(shè)備102。在不背離本發(fā)明的情況下，可使用軟件和/或硬件的任意組合實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)設(shè)備102。[0025]在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，存儲(chǔ)設(shè)備102被配置為創(chuàng)建和更新存儲(chǔ)器內(nèi)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)108，這里，存儲(chǔ)器內(nèi)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器106中。在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，存儲(chǔ)器內(nèi)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括邏輯地址與物理地址之間的映射(直接或間接)。在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，邏輯地址是從客戶機(jī)100的觀點(diǎn)看表現(xiàn)為數(shù)據(jù)存在的地址。在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，邏輯地址是(或包括)通過(guò)向η元組應(yīng)用散列函數(shù)(例如，SHA-UMD-5等)產(chǎn)生的散列值。在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，η元組是<對(duì)象ID,偏移ID>，這里，對(duì)象ID限定對(duì)象(例如，文件)，并且，偏移ID限定相對(duì)于對(duì)象的開始地址的位置。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，η元組是〈對(duì)象ID，偏移ID，出生時(shí)間〉，這里，出生時(shí)間與創(chuàng)建文件(通過(guò)使用對(duì)象ID識(shí)別)時(shí)的時(shí)間對(duì)應(yīng)。作為替代方案，邏輯地址可包括邏輯對(duì)象ID和邏輯字節(jié)地址、或者邏輯對(duì)象ID和邏輯地址偏移。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，邏輯地址包括對(duì)象ID和偏移ID。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，多個(gè)邏輯地址可被映射到單個(gè)物理地址，并且，邏輯地址不限于以上的實(shí)施方式。[0026]在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，物理地址可與存儲(chǔ)器106內(nèi)的位置或者固態(tài)存儲(chǔ)器模塊(例如，11當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3 4 5