本發(fā)明涉及存儲(chǔ)，具體地說(shuō)是一種存儲(chǔ)設(shè)備中的多級(jí)ecc方法。

背景技術(shù)：

1、隨著存儲(chǔ)技術(shù)的進(jìn)步，固態(tài)硬盤(pán)（solid-state?drives，ssd）已逐漸成為個(gè)人、企業(yè)以及數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的主要媒介，相對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械磁盤(pán)（hard-disk?drives，hdd），極大地緩解了存儲(chǔ)端的壓力并釋放了整體系統(tǒng)的性能潛力。近年來(lái)，固態(tài)硬盤(pán)內(nèi)也開(kāi)始使用透明壓縮的方案，通過(guò)在硬盤(pán)內(nèi)集成數(shù)據(jù)壓縮功能，進(jìn)一步降低了數(shù)據(jù)對(duì)物理存儲(chǔ)空間的占用。

2、ssd的主要存儲(chǔ)介質(zhì)是nand。通常情況下，寫(xiě)入nand的數(shù)據(jù)塊，一般都會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè)多個(gè)邏輯塊地址（logical?block?address，lba），每個(gè)邏輯塊地址對(duì)應(yīng)固定的大小，如512b或者4kb。lba的大小，由主機(jī)在對(duì)ssd進(jìn)行格式化的時(shí)候指明。由于nand不能進(jìn)行原址更新，因此數(shù)據(jù)寫(xiě)入nand之后，其lba和物理塊地址（physical?block?address，pba）之間的映射不是固定的，所以ssd中需要閃存轉(zhuǎn)換層（flash?translation?layer，ftl）來(lái)記錄和維護(hù)lba與pba之間的映射關(guān)系。

3、當(dāng)前ssd的設(shè)計(jì)中，lba和pba的映射，一般采用固定大小的映射單位，如4kb。為了最大化ssd的性能，該映射表一般保存在ssd內(nèi)部的ddr中。當(dāng)lba的大小小于映射單位的大小且主機(jī)端的寫(xiě)請(qǐng)求為非對(duì)齊（即寫(xiě)請(qǐng)求的初始lba或者結(jié)尾lba，與映射單位沒(méi)有對(duì)齊）時(shí)，在ssd內(nèi)部就需要執(zhí)行讀-改-寫(xiě)（read-modify-write，rmw）操作來(lái)解決lba和映射單位之間的不匹配問(wèn)題，如，當(dāng)lba大小為512b且映射單位大小為4kb時(shí)，若主機(jī)端執(zhí)行一個(gè)512b的寫(xiě)操作，則ssd內(nèi)部需要先從映射表中查找該512b數(shù)據(jù)所在的lba所對(duì)應(yīng)的4kb?pba，然后從pba中讀取4kb數(shù)據(jù)，并使用主機(jī)端寫(xiě)入的512b數(shù)據(jù)替換掉原先對(duì)應(yīng)位置的512b數(shù)據(jù)，最后將整個(gè)4kb數(shù)據(jù)寫(xiě)入nand，并更新映射表。此外，ssd一般會(huì)使用定長(zhǎng)的ecc（errorcorrection?coding）碼字來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)，例如采用（4kb原始數(shù)據(jù)+0.5kb校驗(yàn)數(shù)據(jù)）的ldpc碼字來(lái)保護(hù)4kb的用戶(hù)數(shù)據(jù)。此時(shí)，若要讀取512b的數(shù)據(jù)，則需要將整個(gè)4.5kb的ldpc碼字從nand中讀取出來(lái)，經(jīng)過(guò)解碼后返回所需的512b數(shù)據(jù)，此時(shí)就會(huì)造成讀放大問(wèn)題，而且ldpc解碼引擎也會(huì)帶來(lái)更多的功耗；當(dāng)寫(xiě)入512b數(shù)據(jù)時(shí)，ssd同樣需要將對(duì)應(yīng)的4kb用戶(hù)數(shù)據(jù)從nand中讀取出來(lái)，經(jīng)過(guò)ldpc解碼后用新的512b數(shù)據(jù)替換掉舊的512b數(shù)據(jù)，然后重新經(jīng)過(guò)ldpc編碼后寫(xiě)入nand，此時(shí)還會(huì)造成寫(xiě)放大問(wèn)題，以及l(fā)dpc編解碼引擎的功耗問(wèn)題。

4、在實(shí)際的某些場(chǎng)景中，應(yīng)用對(duì)ssd的讀寫(xiě)訪(fǎng)問(wèn)大多數(shù)都是小的數(shù)據(jù)塊，如200b或者400b，因此往往會(huì)涉及大量的讀改寫(xiě)操作，從而降低了ssd和應(yīng)用的性能。一種解決小數(shù)據(jù)塊訪(fǎng)問(wèn)性能的方法，是在硬盤(pán)的不同分區(qū)內(nèi)使用不同粒度的映射單位，使得映射單位的粒度盡量貼近主機(jī)訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)的粒度，但由于ecc編碼引擎仍然是較大的粒度，所以仍然存在讀放大問(wèn)題以及ecc編解碼引擎的功耗問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種存儲(chǔ)設(shè)備中的多級(jí)ecc方法，采用更短的碼字來(lái)減小讀放大問(wèn)題以及ecc編解碼引擎的功耗。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，設(shè)計(jì)一種存儲(chǔ)設(shè)備中的多級(jí)ecc方法，將存儲(chǔ)設(shè)備內(nèi)部劃分為單ecc碼字區(qū)域、多ecc碼字區(qū)域，并將多ecc碼字區(qū)域內(nèi)劃分短ecc碼字、長(zhǎng)ecc碼字。

3、劃分單ecc碼字區(qū)域、多ecc碼字區(qū)域的劃分條件為數(shù)據(jù)塊lba地址的映射單位粒度；當(dāng)數(shù)據(jù)塊lba地址的映射單位粒度較大時(shí)，劃分為單ecc碼字區(qū)域，當(dāng)數(shù)據(jù)塊lba地址的映射單位粒度較小時(shí)，劃分為多ecc碼字區(qū)域。

4、所述的單ecc碼字區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)塊，具有單一長(zhǎng)度的ecc碼字且ecc碼字較長(zhǎng)；多ecc碼字區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)塊，具有不同的ecc碼字長(zhǎng)度。

5、所述的多ecc碼字區(qū)域內(nèi)，短ecc碼字中的用戶(hù)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度采用存儲(chǔ)設(shè)備中的最小地址映射單位。

6、所述的多ecc碼字區(qū)域內(nèi)，多個(gè)完整的短ecc碼字組成了長(zhǎng)ecc碼字的用戶(hù)數(shù)據(jù)部分。

7、所述的多ecc碼字區(qū)域內(nèi)，短ecc碼字的碼率低于長(zhǎng)ecc碼字的碼率，長(zhǎng)ecc碼字的長(zhǎng)度與單ecc碼字區(qū)域中ecc碼字的長(zhǎng)度相同。

8、當(dāng)主機(jī)端寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，包括如下步驟：

9、s1，獲取數(shù)據(jù)塊的大小，判斷該數(shù)據(jù)塊被劃分至單ecc碼字區(qū)域或多ecc碼字區(qū)域，如果被劃分至單ecc碼字區(qū)域，對(duì)該數(shù)據(jù)塊進(jìn)行長(zhǎng)ecc碼字的編碼并寫(xiě)入存儲(chǔ)介質(zhì)；如果被劃分至多碼字ecc區(qū)域，進(jìn)行步驟s2，

10、s2，確定寫(xiě)請(qǐng)求中數(shù)據(jù)塊的lba所對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)ecc碼字以及長(zhǎng)ecc碼字所對(duì)應(yīng)的pba，讀取長(zhǎng)ecc碼字并進(jìn)行解碼；

11、s3，對(duì)寫(xiě)請(qǐng)求lba中的數(shù)據(jù)進(jìn)行短ecc碼字的編碼，編碼后替換長(zhǎng)ecc碼字中對(duì)應(yīng)的短ecc碼字；

12、s4，對(duì)長(zhǎng)ecc碼字進(jìn)行重新編碼，并將編碼后的長(zhǎng)ecc碼字寫(xiě)入存儲(chǔ)介質(zhì)；

13、s5，根據(jù)數(shù)據(jù)寫(xiě)入的物理位置更新地址映射表。

14、當(dāng)主機(jī)端讀取數(shù)據(jù)時(shí)，包括如下步驟：

15、s1，獲取數(shù)據(jù)塊的大小，判斷該數(shù)據(jù)塊被劃分至單ecc碼字區(qū)域或多ecc碼字區(qū)域，如果被劃分至單ecc碼字區(qū)域，對(duì)該數(shù)據(jù)塊進(jìn)行長(zhǎng)ecc碼字的解碼；如果被劃分至多碼字ecc區(qū)域，進(jìn)行步驟s2；

16、s2，確定讀請(qǐng)求中數(shù)據(jù)塊的lba所包含的短ecc碼字及其對(duì)應(yīng)的pba；

17、s3，讀取相應(yīng)的短ecc碼字并進(jìn)行解碼，如果解碼正確，則返回對(duì)應(yīng)的用戶(hù)數(shù)據(jù)；如果解碼失敗，則進(jìn)行步驟s4，

18、s4，讀取包含解碼失敗的短ecc碼字的長(zhǎng)ecc碼字，并進(jìn)行長(zhǎng)ecc碼字的解碼；

19、s5，從解碼后的長(zhǎng)ecc碼字中返回解碼失敗的短ecc碼字所對(duì)應(yīng)的用戶(hù)數(shù)據(jù)。

20、當(dāng)主機(jī)端讀取數(shù)據(jù)時(shí)，若短ecc碼字的解碼引擎已完全飽和，即數(shù)據(jù)讀取的速度已達(dá)到短ecc碼字的解碼引擎的上限，則可以輔助以長(zhǎng)ecc碼字的解碼引擎，來(lái)進(jìn)一步提升解碼的吞吐。

21、當(dāng)主機(jī)端讀取多ecc碼字區(qū)域的數(shù)據(jù)時(shí)，若一個(gè)長(zhǎng)ecc碼字中一次數(shù)據(jù)讀取的比例較高時(shí)，則可以直接讀取長(zhǎng)ecc碼字進(jìn)行解碼。

22、本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：

23、1.在小數(shù)據(jù)塊訪(fǎng)問(wèn)時(shí)，降低了數(shù)據(jù)的讀放大問(wèn)題以及ecc編解碼所產(chǎn)生的功耗。

24、2.使用長(zhǎng)短兩級(jí)的ecc方法，減少了更多ecc碼字長(zhǎng)度帶來(lái)的硬件開(kāi)銷(xiāo)問(wèn)題。

25、3.通過(guò)在多ecc碼字區(qū)域使用與單ecc碼字區(qū)域相同的長(zhǎng)ecc碼字，保證了ecc最終的糾錯(cuò)能力不受短ecc碼字的影響。

技術(shù)特征：

1.一種存儲(chǔ)設(shè)備中的多級(jí)ecc方法，其特征在于：將存儲(chǔ)設(shè)備內(nèi)部劃分為單ecc碼字區(qū)域、多ecc碼字區(qū)域，其中多ecc碼字區(qū)域內(nèi)劃分短ecc碼字、長(zhǎng)ecc碼字。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種存儲(chǔ)設(shè)備中的多級(jí)ecc方法，其特征在于：劃分單ecc碼字區(qū)域、多ecc碼字區(qū)域的劃分條件為數(shù)據(jù)塊lba地址的映射單位粒度；當(dāng)數(shù)據(jù)塊lba地址的映射單位粒度較大時(shí)，劃分為單ecc碼字區(qū)域，當(dāng)數(shù)據(jù)塊lba地址的映射單位粒度較小時(shí)，劃分為多ecc碼字區(qū)域。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種存儲(chǔ)設(shè)備中的多級(jí)ecc方法，其特征在于：所述的單ecc碼字區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)塊，具有單一長(zhǎng)度的ecc碼字且ecc碼字較長(zhǎng)，多ecc碼字區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)塊，具有不同的ecc碼字長(zhǎng)度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種存儲(chǔ)設(shè)備中的多級(jí)ecc方法，其特征在于：所述的多ecc碼字區(qū)域內(nèi)，短ecc碼字中的用戶(hù)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度采用存儲(chǔ)設(shè)備中的最小地址映射單位。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種存儲(chǔ)設(shè)備中的多級(jí)ecc方法，其特征在于：所述的多ecc碼字區(qū)域內(nèi)，多個(gè)完整的短ecc碼字組成了長(zhǎng)ecc碼字的用戶(hù)數(shù)據(jù)部分。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種存儲(chǔ)設(shè)備中的多級(jí)ecc方法，其特征在于：所述的多ecc碼字區(qū)域內(nèi)，短ecc碼字的碼率低于長(zhǎng)ecc碼字的碼率，長(zhǎng)ecc碼字的長(zhǎng)度與單ecc碼字區(qū)域中ecc碼字的長(zhǎng)度相同。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種存儲(chǔ)設(shè)備中的多級(jí)ecc方法，其特征在于：當(dāng)主機(jī)端寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，包括如下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種存儲(chǔ)設(shè)備中的多級(jí)ecc方法，其特征在于：當(dāng)主機(jī)端讀取數(shù)據(jù)時(shí)，包括如下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種存儲(chǔ)設(shè)備中的多級(jí)ecc方法，其特征在于：當(dāng)主機(jī)端讀取數(shù)據(jù)時(shí)，若短ecc碼字的解碼引擎已完全飽和，即數(shù)據(jù)讀取的速度已達(dá)到短ecc碼字的解碼引擎的上限，則可以輔助以長(zhǎng)ecc碼字的解碼引擎，來(lái)進(jìn)一步提升解碼的吞吐。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種存儲(chǔ)設(shè)備中的多級(jí)ecc方法，其特征在于：當(dāng)主機(jī)端讀取多ecc碼字區(qū)域的數(shù)據(jù)時(shí)，若一個(gè)長(zhǎng)ecc碼字中一次數(shù)據(jù)讀取的比例較高時(shí)，則可以直接讀取長(zhǎng)ecc碼字進(jìn)行解碼。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及存儲(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種存儲(chǔ)設(shè)備中的多級(jí)ECC方法。將存儲(chǔ)設(shè)備內(nèi)部劃分為單ECC碼字區(qū)域、多ECC碼字區(qū)域，并將多ECC碼字區(qū)域內(nèi)劃分短ECC碼字、長(zhǎng)ECC碼字。同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：在小數(shù)據(jù)塊訪(fǎng)問(wèn)時(shí)，降低了數(shù)據(jù)的讀放大問(wèn)題以及ECC編解碼所產(chǎn)生的功耗。使用長(zhǎng)短兩級(jí)的ECC方法，減少了更多ECC碼字長(zhǎng)度帶來(lái)的硬件開(kāi)銷(xiāo)問(wèn)題。通過(guò)在多ECC碼字區(qū)域使用與單ECC碼字區(qū)域相同的長(zhǎng)ECC碼字，保證了ECC最終的糾錯(cuò)能力不受短ECC碼字的影響。

技術(shù)研發(fā)人員：鄭寧,高忠義,蔡雪梅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：銳鉦（杭州）科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23