通過預測損壞的m-頁提高閃存利用率的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本文公開的實施方式總體上涉及用于提高閃存利用率的方法和系統(tǒng)。更具體地，本文公開的實施方式涉及一種用于管理持久性存儲器的方法以及與該方法相關聯(lián)的一種系統(tǒng)和一種非臨時計算機可讀介質(zhì)。
【背景技術】
[0002]用于存儲系統(tǒng)的一個重要性能度量是與檢索存儲在存儲系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)有關的延遲。存儲系統(tǒng)的性能隨著讀取延遲的減小而改善。如果存儲系統(tǒng)能夠可靠地從存儲介質(zhì)中檢索無錯誤數(shù)據(jù)，則可以減小用于存儲系統(tǒng)的讀取延遲。當未檢索到無錯誤數(shù)據(jù)時，存儲系統(tǒng)可執(zhí)行附加動作以便從檢索數(shù)據(jù)去除錯誤。例如，存儲系統(tǒng)可使用諸如糾錯碼(ECC)和/或RAID之類的糾錯機制來從檢索數(shù)據(jù)去除錯誤或者另外生成無錯誤數(shù)據(jù)。糾錯機制的使用導致讀取延遲的增加，其伴隨有相應的性能下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]總體上，在一方面，本發(fā)明涉及一種用于管理持久性存儲器的方法，該方法包括:選擇用于主動讀請求的頁，其中，該頁位于持久性存儲器中；向該頁發(fā)布主動讀請求；響應于該主動讀請求而接收用于存儲在該頁上的數(shù)據(jù)的位錯誤值(BEV);獲得用于該頁的BEV閾值(T)，其中，使用與該頁相關聯(lián)的編程/擦除循環(huán)值和存儲在該頁上的數(shù)據(jù)的保持時間來確定T ;進行BEV大于T的第一確定；基于該第一確定:識別m-頁，其中，m-頁是一組頁，其中，該頁在該一組頁中；將該m-頁設定為對未來操作不可分配。
[0004]總體上，在一方面，本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:包括存儲模塊控制器和持久性存儲器的存儲模塊；以及被操作連接到存儲模塊和客戶端的控制模塊，其中，該控制模塊執(zhí)行至少以下步驟:選擇用于主動讀請求的頁，其中，該頁位于持久性存儲器中；向該頁發(fā)布主動讀請求；響應于該主動讀請求而接收用于存儲在該頁上的數(shù)據(jù)的位錯誤值(BEV);獲得用于該頁的BEV閾值(T)，其中，使用與該頁相關聯(lián)的編程/擦除循環(huán)值和存儲在該頁上的數(shù)據(jù)的保持時間來確定T ;進行BEV大于T的第一確定；基于該第一確定:識別m-頁，其中，m-頁是一組頁，其中，該頁在該一組頁中；以及將該m-頁設定為對未來操作不可分配。
[0005]總體上，在一方面，本發(fā)明涉及一種包括計算機可讀程序代碼的非臨時計算機可讀介質(zhì)，該計算機可讀程序代碼在被計算機處理器執(zhí)行時使得計算機處理器能夠:選擇用于主動讀請求的頁，其中，該頁位于持久性存儲器中；向該頁發(fā)布主動讀請求；響應于該主動讀請求而接收用于存儲在該頁上的數(shù)據(jù)的位錯誤值(BEV);獲得用于該頁的BEV閾值(T)，其中，使用與該頁相關聯(lián)的編程/擦除循環(huán)值和存儲在該頁上的數(shù)據(jù)的保持時間來確定T ;進行BEV大于T的第一確定；基于該第一確定:識別m-頁，其中，m-頁是一組頁，其中，該頁在該一組頁中；以及將該m-頁設定為對未來操作不可分配。
[0006]根據(jù)以下描述和所附權利要求，本發(fā)明的其它方面將是顯而易見的。
【附圖說明】
[0007]圖1A— 1C示出了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施方式的系統(tǒng)。
[0008]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施方式的存儲設備。
[0009]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施方式的存儲模塊。
[0010]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施方式的各種部件之間的關系。
[0011]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施方式的用于處理主動讀請求的方法。
[0012]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施方式的用于處理主動讀請求的方法。
[0013]圖7A — D示出了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施方式的示例。
【具體實施方式】
[0014]現(xiàn)在將參考附圖來詳細地描述本發(fā)明的特定實施方式。在本發(fā)明的實施方式的以下詳細描述中，闡述了許多特定細節(jié)以便提供本發(fā)明的更透徹理解。然而，對于本領域的技術人員而言將顯而易見的是可在沒有這些特定細節(jié)的情況下實施本發(fā)明。在其它情況下，并未詳細地描述眾所周知的特征以避免不必要地使本描述復雜化。
[0015]在圖1 一7D的以下描述中，在本發(fā)明的各種實施方式中，相對于附圖描述的任何部件可等價于相對于任何其它圖描述的一個或多個類似名稱的部件。為了簡便起見，將不會對每個圖的這些部件重復描述。因此，通過引用而結合每個圖的部件的每個實施方式并假定為可選地存在于具有一個或多個類似名稱的部件的每個圖內(nèi)。另外，根據(jù)本發(fā)明的各種實施方式，圖的部件的任何描述將被解釋為除相對于任何其它圖中的相應類似名稱部件所述的實施方式之外、與之相結合或作為其替代可實現(xiàn)的可選實施方式。
[0016]一般地，本發(fā)明的實施方式涉及通過主動地識別固態(tài)存儲器中的頁來增加固態(tài)儲存器的利用率，對于該頁而言，存在先前存儲的數(shù)據(jù)在隨后被請求時將不可檢索的高可能性。換言之，本發(fā)明的實施方式主動地識別將來可能出故障的頁，其中，此類故障很可能觸發(fā)諸如RAID(廉價磁盤冗余陳列)方案之類的糾錯機制的執(zhí)行。本發(fā)明的實施方式基于用于主動讀取頁上的數(shù)據(jù)的位錯誤值(BEV)是否大于閾值(T)來主動地識別很可能出故障的頁，其中，T取決于頁的P/E循環(huán)值(p)和主動讀取頁上的數(shù)據(jù)的保持時間(t)。主動地識別在將來具有高故障可能性的頁的能力導致限制此類頁存儲數(shù)據(jù)，并且因此限制了調(diào)用糾錯機制以讀取已存儲數(shù)據(jù)的需要。由于RAID(或其它糾錯機制)被調(diào)用的可能性降低，所以系統(tǒng)的性能增加(即，存在用于對讀請求提供服務的較低讀延遲)。
[0017]以下對用于實現(xiàn)本發(fā)明的一個或多個實施方式的一個或多個系統(tǒng)和方法進行描述。
[0018]圖1A— 1C示出了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施方式的系統(tǒng)。參考圖1A，該系統(tǒng)包括被操作連接到存儲設備102的一個或多個客戶端(客戶端A 100A、客戶端Μ 100Μ)。
[0019]在本發(fā)明的一個實施方式中，客戶端100Α、100Μ對應于包括向存儲設備102發(fā)布讀請求和/或向存儲設備102發(fā)布寫請求的功能的任何物理系統(tǒng)。雖然在圖1Α中未示出，但客戶端100Α、100Μ中的每一個可包括客戶端處理器(未示出)、客戶端存儲器(未示出)以及實現(xiàn)本發(fā)明的一個或多個實施方式所需的任何其它軟件和/或硬件。
[0020]在本發(fā)明的一個實施方式中，客戶端100Α — 100Μ被配置為執(zhí)行包括文件系統(tǒng)的操作系統(tǒng)(os)。文件系統(tǒng)提供了用于從存儲設備102進行文件的存儲和檢索的機制。更具體地，文件系統(tǒng)包括執(zhí)行所需動作以向存儲設備發(fā)布讀請求和寫請求的功能。文件系統(tǒng)還提供了編程界面以使得能夠創(chuàng)建和刪除文件、讀和寫文件、在文件內(nèi)執(zhí)行查找、創(chuàng)建和刪除目錄、管理目錄內(nèi)容等。另外，文件系統(tǒng)還提供了管理界面以創(chuàng)建和刪除文件系統(tǒng)。在本發(fā)明的一個實施方式中，為了訪問文件，操作系統(tǒng)(經(jīng)由文件系統(tǒng))通常提供文件操作界面以打開、關閉、讀和寫每個文件內(nèi)的數(shù)據(jù)和/或操作相應的元數(shù)據(jù)。
[0021]繼續(xù)圖1A的討論，在本發(fā)明的一個實施方式中，客戶端100A、100M被配置為使用以下協(xié)議中的一個或多個與存儲設備102通信:外圍部件互連(PCI)、快速PCI (PCIe)、擴展PCI (PC1-X)、快速非易失性存儲器(NVMe)、快速PCI結構上的快速非易失性存儲器(NVMe)、以太網(wǎng)結構上的快速非易失性存儲器(NVMe)以及無限帶寬結構上的快速非易失性存儲器(NVMe)。本領域的技術人員將認識到本發(fā)明不限于上述協(xié)議。
[0022]在本發(fā)明的一個實施方式中，存儲設備102是一種包括易失性和持久性存儲器且被配置成為來自一個或多個客戶端100A、100M的讀請求和/或?qū)懻埱筇峁┓盏南到y(tǒng)。下面在圖2中描述存儲設備102的各種實施方式。
[0023]參考圖1B，圖1B示出了其中將客戶端100A、100M連接到以網(wǎng)狀配置(在圖1B中表示為存儲設備網(wǎng)格104)布置的多個存儲設備104A、104B、104C、104D的系統(tǒng)。如圖1B中所示，以完全連接的網(wǎng)狀配置示出了存儲設備網(wǎng)格104—亦即，存儲設備網(wǎng)格104中的每個存儲設備104A、104B、104C、104D被直接地連接到存儲設備網(wǎng)格104中的每個其它存儲設備104A、104B、104C、104D。在本發(fā)明的一個實施方式中，可將客戶端100A、100M中的每一個直接地連接到存儲設備網(wǎng)格104中的一個或多個存儲設備104A、104B、104C、104D。本領域的技術人員將認識到在不脫離本發(fā)明的情況下可使用其它網(wǎng)狀配置(例如，部分連接網(wǎng)格)來實現(xiàn)存儲設備網(wǎng)格。
[0024]參考圖1C，圖1C示出了其中將客戶端100A、100M連接到以扇出配置布置的多個存儲設備104A、104B、104C、104D的系統(tǒng)。在此配置中，每個客戶端100A、100M被連接到存儲設備104A、104B、104C、104D中的一個或多個；然而，在單獨存儲設備104A、104B、104C、104D
之間不存在通信。
[0025]本領域的技術人員將認識到雖然圖1A — 1C示出了被連接到有限數(shù)目的客戶端的存儲設備，但在不脫離本發(fā)明的情況下可將存儲設備連接到任何數(shù)目的客戶端。本領域的技術人員將認識到雖然圖1A — 1C示出了各種系統(tǒng)配置，但本發(fā)明不限于上述系統(tǒng)配置。此夕卜，本領域的技術人員將認識到在不脫離本發(fā)明的情況下可使用任何其它物理連接將客戶端(無論系統(tǒng)的配置如何)連接到(一個或多個)存儲設備。
[0026]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施方式的存儲設備的實施方式。該存儲設備包括控制模塊200和存儲模塊組202。下面描述這些部件中的每一個。一般地，控制模塊200被配置成管理來自一個或多個客戶端的讀和寫請求的服務。特別地，控制模塊被配置成經(jīng)由Ι0Μ(下面討論)從一個或多個客戶端接收請求、處理請求(其可包括向存儲模塊發(fā)送請求)、并在該請求已被提供服務之后向客戶端提供響應。另外，控制模塊200包括生成并發(fā)布主動讀請求且還執(zhí)行各種垃圾收集操作的功能。下面參考圖5和6來描述控制模塊關于為讀請求提供服務的操作。下面包