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CN110427279A - 一种恢复写条带的Raid奇偶校验数据的方法及系统 - Google Patents

一种恢复写条带的Raid奇偶校验数据的方法及系统 Download PDF

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CN110427279A CN201910655574.5A CN201910655574A CN110427279A CN 110427279 A CN110427279 A CN 110427279A CN 201910655574 A CN201910655574 A CN 201910655574A CN 110427279 A CN110427279 A CN 110427279A
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Abstract

本发明涉及一种恢复写条带的Raid奇偶校验数据的方法及系统；其中，方法，包括：S1，接收SSD的控制指令；S2，根据控制指令进入上电初始化模式或安全关机模式。本发明在只需补很少数据的情况下，上电后能快速恢复出写条带的奇偶校验数据，尤其在某些由于低功耗SSD会频繁上下电，且不写数据的场景下，不会额外写数据，有效减少了安全关机及上电初始化的时间，延长了SSD使用寿命，能够更好地满足需求。

Description

一种恢复写条带的Raid奇偶校验数据的方法及系统
技术领域
本发明涉及固态硬盘Raid技术领域，更具体地说是指一种恢复写条带的Raid奇偶校验数据的方法及系统。
背景技术
Nand Flash(闪存)受外界工作环境(如:温度、辐照等)和生产工艺、工作原理、存储材料本身的弊端等影响，总会在各种条件下产生错误；为提高SSD(固态硬盘)数据安全性，可以在SSD固件中增加RAID，一般使用RAID5或RAID6。
对于支持RAID的SSD，由于奇偶校验数据存于内存DRAM(动态随机存取存储器)，掉电丢失，在上电后，需要恢复出掉不完整的写条带的奇偶校验数据，这样才能允许数据继续写入该条带；但是，由于闪存必须遵循一定的写顺序进行写入，如果不能恢复出该写条带的奇偶校验数据，那么该条带所用的一组block(物理块)必须加入待搬移的队列，不再允许写入；而现有技术往往需要填补过多的无效数据，尤其在SSD会频繁掉电的情况下，加长开机初始化时间，还影响SSD使用寿命；因此，无法满足需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种恢复写条带的Raid奇偶校验数据的方法及系统。
为实现上述目的，本发明采用于下技术方案：
一种恢复写条带的Raid奇偶校验数据的方法，包括以下步骤：
S1，接收SSD的控制指令；
S2，根据控制指令进入上电初始化模式或安全关机模式。
其进一步技术方案为：所述上电初始化模式包括以下步骤：
A1，判断上次掉电是否安全关机；若是，进入A2；若否，则进入A4；
A2，判断最后写入点条带是否写满；若是，进入A6；若否，则进入A3；
A3，初始化条带信息，将该条带dummy parity flag置为1；
A4，判断最后写入点条带是否写满；若是，进入A6；若否，则进入A5；
A5，锁住该条带所在的一组物理块；
A6，结束。
其进一步技术方案为：所述A3中，还包括：该条带分配奇偶校验缓存区域，并将奇偶校验标志初始化为11b，其他初始化为0。
其进一步技术方案为：所述A5中，还包括：阻止继续向该组物理块写数据。
其进一步技术方案为：所述安全关机模式包括以下步骤：
B1，判断写条带是否写满；若是，进入B8；若否，则进入B2；
B2，判断写条带的dummy parity flag是否置为1；若是，进入B8；若否，则进入B3；
B3，判断写条带是否只剩一页数据页未写；若是，进入B4；若否，则进入B5；
B4，补无效数据将该写条带补满，并进入B8；
B5，判断写条带奇偶校验标志是否为11b；若是，进入B7；若否，则进入B6；
B6，将奇偶校验标志改为11b；
B7，发出写奇偶校验数据的命令，将奇偶校验缓存区域内的数据写入该写条带；
B8，结束。
其进一步技术方案为：所述B6中，采用写数据但不实际写到物理块的方式将奇偶校验缓存区域内的奇偶校验标志改为11b。
其进一步技术方案为：所述B7中，还包括：释放奇偶校验缓存区域。
一种恢复写条带的Raid奇偶校验数据的系统，包括：接收单元，及进入单元；
所述接收单元，用于接收SSD的控制指令；
所述进入单元，用于根据控制指令进入上电初始化模式或安全关机模式。
其进一步技术方案为：所述进入单元包括上电初始化模块和安全关机模块；所述上电初始化模块包括第一判断子单元，第二判断子单元，初始化子单元，第三判断子单元，锁住子单元，及第一结束子单元；
所述第一判断子单元，用于判断上次掉电是否安全关机；
所述第二判断子单元，用于判断最后写入点条带是否写满；
所述初始化子单元，用于初始化条带信息，将该条带dummy parity flag置为1；
所述第三判断子单元，用于判断最后写入点条带是否写满；
所述锁住子单元，用于锁住该条带所在的一组物理块；
所述第一结束子单元，用于结束操作。
其进一步技术方案为：所述安全关机模块包括第四判断子单元，第五判断子单元，第六判断子单元，补满子单元，第七判断子单元，修改子单元，写入子单元，及第二结束子单元；
所述第四判断子单元，用于判断写条带是否写满；
所述第五判断子单元，用于判断写条带的dummy parity flag是否置为1；
所述第六判断子单元，用于判断写条带是否只剩一页数据页未写；
所述补满子单元，用于补无效数据将该写条带补满；
所述第七判断子单元，用于判断写条带奇偶校验标志是否为11b；
所述修改子单元，用于将奇偶校验标志改为11b；
所述写入子单元，用于发出写奇偶校验数据的命令，将奇偶校验缓存区域内的数据写入该写条带；
所述第二结束子单元，用于结束操作。
本发明与现有技术相比的有益效果是：在只需补很少数据的情况下，上电后能快速恢复出写条带的奇偶校验数据，尤其在某些由于低功耗SSD会频繁上下电，且不写数据的场景下，不会额外写数据，有效减少了安全关机及上电初始化的时间，延长了SSD使用寿命，能够更好地满足需求。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
附图说明
图1为现有技术中补满条带的应用示意图；
图2为现有上电后恢复奇偶校验数据的应用示意图；
图3为本发明一种恢复写条带的Raid奇偶校验数据的方法流程图；
图4为本发明中上电初始化模式的流程图；
图5为本发明中安全关机模式的流程图；
图6为本发明中上电后快速恢复奇偶校验数据的应用示意图；
图7为本发明一种恢复写条带的Raid奇偶校验数据的系统方框图。
具体实施方式
为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。
如图1到图7所示的具体实施例，其中，如图1至图2所示的现有技术，假设使用的是RAID SIZE(raid阵列大小)＝8(7+1)的RAID5配置；如图1所示的方案，会在安全关机前将不完整的写条带通过写无效数据的方式填补完整，以便在上电初始化时不用恢复奇偶校验数据就可以继续往该条带所在的一组block(物理块)写数据，该方案最坏的情况下需要补RAID SIZE-2页的无效数据加一页奇偶校验数据。由于SSD被广泛运用于便携式和移动性较强的产品中，一些追求低功耗的设计，会让SSD在使用过程中频繁掉电，而考虑到OP(Over-Provision:预留空间)、读写性能等，RAID SIZE不能过小，如此，若使用上述方案，频繁地掉电会导致大量无效数据的写入，影响SSD使用寿命。如图2所示的方案，会在掉电前不对写条带作特殊处理，而是在上电后将不完整的写条带的已写数据一页一页地读上来，进行异或以恢复出奇偶校验数据，最坏的情况下需要读RAID SIZE-1页的数据，该方案会加长开机初始化时间。
如图3至图6所示，本发明公开了一种恢复写条带的Raid奇偶校验数据的方法，包括以下步骤：
S1，接收SSD的控制指令；
S2，根据控制指令进入上电初始化模式或安全关机模式。
其中，所述上电初始化模式包括以下步骤：
A1，判断上次掉电是否安全关机；若是，进入A2；若否，则进入A4；
A2，判断最后写入点条带是否写满；若是，进入A6；若否，则进入A3；
A3，初始化条带信息，将该条带dummy parity flag(标志该条带是否写了缓存的奇偶校验数据)置为1(该标志与条带绑定，当前条带写满会清除该标志)；
A4，判断最后写入点条带是否写满；若是，进入A6；若否，则进入A5；
A5，锁住该条带所在的一组物理块；
A6，结束。
进一步地，所述A3中，还包括：该条带分配奇偶校验缓存区域，并将奇偶校验标志初始化为11b，其他初始化为0。
更进一步地，所述A5中，还包括：阻止继续向该组物理块写数据。
其中，所述安全关机模式包括以下步骤：
B1，判断写条带是否写满；若是，进入B8；若否，则进入B2；
B2，判断写条带的dummy parity flag是否置为1；若是，进入B8；若否，则进入B3；
B3，判断写条带是否只剩一页数据页未写；若是，进入B4；若否，则进入B5；
B4，补无效数据将该写条带补满，并进入B8；
B5，判断写条带奇偶校验标志是否为11b；若是，进入B7；若否，则进入B6；
B6，将奇偶校验标志改为11b；
B7，发出写奇偶校验数据的命令，将奇偶校验缓存区域内的数据写入该写条带；
B8，结束。
其中，所述B6中，采用写数据但不实际写到物理块的方式将奇偶校验缓存区域内的奇偶校验标志改为11b。
进一步地，所述B7中，还包括：释放奇偶校验缓存区域。
其中，在本实施例中，假设使用的是RAID SIZE＝8(7+1)的RAID5配置，一个写条带有7页用户数据加一页奇偶校验数据，如图6所示，安全关机前有一条带只写了两页数据，未写满；由于已写的页0及页1的临时奇偶校验数据暂存于dram中，掉电后会丢失，所以上电后若要继续向该条带写数据，则必须先恢复出奇偶校验数据；其中，如图6所示，将奇偶校验数据(parity data)写入page(页)3，写前该条的奇偶校验数据(parity data)＝页0xor页1，写后该条带的奇偶校验数据(parity data)＝(页0xor页1)xor(页0xor页1)＝(页0xor页0)xor(页1xor页1)＝0xor 0＝0
其中，上述流程中奇偶校验标志(parity flag)是标记当前页所存数据是否为奇偶校验数据(parity data)，供固件内部逻辑使用，Dummy parity flag，该flag标记写入点条带的已写的最后一页的数据是否是写的前几页的奇偶校验数据(parity data)，也就是标记本次上电之后是否往上次安全掉电处理过的不完整的写条带写过数据。
本发明通过在安全关机前写少量数据的方式，生成一个预期的全0的奇偶校验数据，延长了SSD使用寿命，减少SSD上电初始化时间。
如图7所示，本发明公开了一种恢复写条带的Raid奇偶校验数据的系统，包括：接收单元10，及进入单元20；
所述接收单元10，用于接收SSD的控制指令；
所述进入单元20，用于根据控制指令进入上电初始化模式或安全关机模式。
其中，所述进入单元20包括上电初始化模块21和安全关机模块22；所述上电初始化模块21包括第一判断子单元211，第二判断子单元212，初始化子单元213，第三判断子单元214，锁住子单元215，及第一结束子单元216；
所述第一判断子单元211，用于判断上次掉电是否安全关机；
所述第二判断子单元212，用于判断最后写入点条带是否写满；
所述初始化子单元213，用于初始化条带信息，将该条带dummy parity flag置为1；
所述第三判断子单元214，用于判断最后写入点条带是否写满；
所述锁住子单元215，用于锁住该条带所在的一组物理块；
所述第一结束子单元216，用于结束操作。
其中，所述安全关机模块22包括第四判断子单元221，第五判断子单元222，第六判断子单元223，补满子单元224，第七判断子单元225，修改子单元226，写入子单元227，及第二结束子单元228；
所述第四判断子单元221，用于判断写条带是否写满；
所述第五判断子单元222，用于判断写条带的dummy parity flag是否置为1；
所述第六判断子单元223，用于判断写条带是否只剩一页数据页未写；
所述补满子单元224，用于补无效数据将该写条带补满；
所述第七判断子单元225，用于判断写条带奇偶校验标志是否为11b；
所述修改子单元226，用于将奇偶校验标志改为11b；
所述写入子单元227，用于发出写奇偶校验数据的命令，将奇偶校验缓存区域内的数据写入该写条带；
所述第二结束子单元228，用于结束操作。
其中，在只需补很少数据的情况下，上电后能快速恢复出写条带的奇偶校验数据，尤其在某些由于低功耗SSD会频繁上下电，且不写数据的场景下，不会额外写数据，有效减少了安全关机及上电初始化的时间，延长了SSD使用寿命，能够更好地满足需求。
上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种恢复写条带的Raid奇偶校验数据的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，接收SSD的控制指令；
S2，根据控制指令进入上电初始化模式或安全关机模式。
2.根据权利要求1所述的一种恢复写条带的Raid奇偶校验数据的方法，其特征在于，所述上电初始化模式包括以下步骤：
A1，判断上次掉电是否安全关机；若是，进入A2；若否，则进入A4；
A2，判断最后写入点条带是否写满；若是，进入A6；若否，则进入A3；
A3，初始化条带信息，将该条带dummy parity flag置为1；
A4，判断最后写入点条带是否写满；若是，进入A6；若否，则进入A5；
A5，锁住该条带所在的一组物理块；
A6，结束。
3.根据权利要求2所述的一种恢复写条带的Raid奇偶校验数据的方法，其特征在于，所述A3中，还包括：该条带分配奇偶校验缓存区域，并将奇偶校验标志初始化为11b，其他初始化为0。
4.根据权利要求2所述的一种恢复写条带的Raid奇偶校验数据的方法，其特征在于，所述A5中，还包括：阻止继续向该组物理块写数据。
5.根据权利要求1所述的一种恢复写条带的Raid奇偶校验数据的方法，其特征在于，所述安全关机模式包括以下步骤：
B1，判断写条带是否写满；若是，进入B8；若否，则进入B2；
B2，判断写条带的dummy parity flag是否置为1；若是，进入B8；若否，则进入B3；
B3，判断写条带是否只剩一页数据页未写；若是，进入B4；若否，则进入B5；
B4，补无效数据将该写条带补满，并进入B8；
B5，判断写条带奇偶校验标志是否为11b；若是，进入B7；若否，则进入B6；
B6，将奇偶校验标志改为11b；
B7，发出写奇偶校验数据的命令，将奇偶校验缓存区域内的数据写入该写条带；
B8，结束。
6.根据权利要求5所述的一种恢复写条带的Raid奇偶校验数据的方法，其特征在于，所述B6中，采用写数据但不实际写到物理块的方式将奇偶校验缓存区域内的奇偶校验标志改为11b。
7.根据权利要求5所述的一种恢复写条带的Raid奇偶校验数据的方法，其特征在于，所述B7中，还包括：释放奇偶校验缓存区域。
8.一种恢复写条带的Raid奇偶校验数据的系统，其特征在于，包括：接收单元，及进入单元；
所述接收单元，用于接收SSD的控制指令；
所述进入单元，用于根据控制指令进入上电初始化模式或安全关机模式。
9.根据权利要求8所述的一种恢复写条带的Raid奇偶校验数据的系统，其特征在于，所述进入单元包括上电初始化模块和安全关机模块；所述上电初始化模块包括第一判断子单元，第二判断子单元，初始化子单元，第三判断子单元，锁住子单元，及第一结束子单元；
所述第一判断子单元，用于判断上次掉电是否安全关机；
所述第二判断子单元，用于判断最后写入点条带是否写满；
所述初始化子单元，用于初始化条带信息，将该条带dummy parity flag置为1；
所述第三判断子单元，用于判断最后写入点条带是否写满；
所述锁住子单元，用于锁住该条带所在的一组物理块；
所述第一结束子单元，用于结束操作。
10.根据权利要求9所述的一种恢复写条带的Raid奇偶校验数据的系统，其特征在于，所述安全关机模块包括第四判断子单元，第五判断子单元，第六判断子单元，补满子单元，第七判断子单元，修改子单元，写入子单元，及第二结束子单元；
所述第四判断子单元，用于判断写条带是否写满；
所述第五判断子单元，用于判断写条带的dummy parity flag是否置为1；
所述第六判断子单元，用于判断写条带是否只剩一页数据页未写；
所述补满子单元，用于补无效数据将该写条带补满；
所述第七判断子单元，用于判断写条带奇偶校验标志是否为11b；
所述修改子单元，用于将奇偶校验标志改为11b；
所述写入子单元，用于发出写奇偶校验数据的命令，将奇偶校验缓存区域内的数据写入该写条带；
所述第二结束子单元，用于结束操作。
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