在垃圾回收中定位有效数据的方法和存储设备与流程

本发明涉及存储，具体涉及一种在垃圾回收定位有效数据的方法和存储设备。

背景技术：

1、固态硬盘（solid state drive, ssd）因其高性能、低功耗等优点，已广泛应用于个人计算、数据中心及各种嵌入式系统中。与传统的机械硬盘不同，ssd基于闪存颗粒，其写入操作必须在预先擦除的物理块上进行，而擦除操作是以物理块为单位进行的，且耗时远高于读写操作。这种固有的硬件特性导致了“写前擦除”的必要性，并由此引入了垃圾回收（garbage collection, gc）机制。

2、在现有的垃圾回收技术中，一种主流方案是固件在确定需要回收的物理块后，先读取该物理块中存储的物理到逻辑映射表（即p2l表），随后，固件获取逻辑到物理映射表（即l2p表），通过将p2l表信息与l2p表信息进行比对，来确定该物理块中的哪些物理页中的数据是有效的，最终，将识别出的有效数据从物理块迁移至其他空闲块中，完成垃圾回收过程。

3、然而，上述方案在数据顺序写或随机写范围不大的情况下效率较低，因为这种情况下，除了从闪存颗粒读取p2l表所需的时间开销(tr)外，还会引入大量的软件处理开销用于执行获取l2p表、以及数据对比等操作。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例提供一种在垃圾回收中定位有效数据的方法以及存储设备。

2、第一方面，本发明实施例提供一种在垃圾回收中定位有效数据的方法，应用于存储设备，所述存储设备包括控制器以及与所述控制器耦合的存储介质，所述方法包括：

3、在数据写入时，记录写入数据的物理块所对应的逻辑地址范围，所述逻辑地址范围用于指示该物理块内已写入数据的起始逻辑地址和结束逻辑地址；

4、在进行垃圾回收时， 判断待回收物理块的逻辑地址范围所指示的逻辑地址跨度是否小于或等于预设阈值，所述预设阈值根据读取所述物理到逻辑映射表所需的时间开销与查询所述逻辑到物理映射表所需的时间开销的比较结果确定；

5、如果所述待回收物理块的逻辑地址范围所指示的逻辑地址跨度小于或等于预设阈值，则通过查询逻辑到物理映射表，确定所述待回收物理块中的有效数据。

6、在一些实施例中，该方法还包括：如果所述待回收物理块的逻辑地址范围所指示的逻辑地址跨度大于预设阈值，则通过读取所述待回收物理块的物理到逻辑映射表，并结合所述逻辑到物理映射表来确定有效数据。

7、在一些实施例中，所述逻辑地址范围存储于所述写入数据的物理块的元数据区域。

8、在一些实施例中，所述通过查询逻辑到物理映射表，确定所述待回收物理块中的有效数据包括：

9、查询所述逻辑到物理映射表，获取所述逻辑地址映射的物理地址；

10、判断所述物理地址是否指向所述待回收物理块；

11、若是，则判定所述逻辑地址对应的数据为有效数据。

12、在一些实施例中，所述逻辑到物理映射表以压缩表形式缓存，所述压缩表通过起始逻辑地址、起始物理地址和连续计数来表示一段连续的逻辑地址到物理地址的映射关系。

13、在一些实施例中，所述通过查询逻辑到物理映射表，确定所述待回收物理块中的有效数据包括：

14、根据所述压缩表判断所述逻辑地址范围是否为连续映射；

15、若是，则直接判定所述逻辑地址范围所对应的数据均为有效数据。

16、在一些实施例中，所述待回收物理块的有效数据数量（vfc）小于设定阈值时，执行所述垃圾回收。

17、第二方面，本发明实施例提供一种存储设备，包括：耦接的控制器和存储介质，所述控制器执行上文所述方法。

18、在一些实施例中，所述控制器仅包括sram的缓存单元。

19、第三方面，本发明实施例提供一种存储设备的控制器，所述控制器与存储介质耦接，并执行上文所述的方法。

20、与现有技术相比，本发明实施例通过记录待回收物理块对应的逻辑地址范围，并根据逻辑地址范围所指示的逻辑地址跨度与预设阈值的比较关系决定采用物理到逻辑映射表（p2l表）和逻辑到物理映射表（l2p表）混合的查询方式还是采用仅逻辑到物理映射表（l2p表）的查询方式来定位有效数据，由于预设阈值是基于读取逻辑地址范围内的物理到逻辑映射表（p2l表）所需的时间开销与在逻辑地址范围查询逻辑到物理映射表（l2p表）所需的时间开销的比较结果来确定，因此，所选出的方式能够更快速地获取l2p映射，从而更快速地定位出待回收物理块中的有效数据，有助于提升垃圾回收效率。同时，还可以通过以压缩表形式缓存连续的l2p映射，以便在有限的缓存空间中存储更多的映射关系，有助于进一步加快查表速度并优化缓存空间利用率。

1.一种在垃圾回收中定位有效数据的方法，应用于存储设备，所述存储设备包括控制器以及与所述控制器耦合的存储介质，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：如果所述逻辑地址范围所指示的逻辑地址跨度大于预设阈值，则通过读取所述物理到逻辑映射表，并结合所述逻辑到物理映射表来确定有效数据。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述逻辑地址范围存储于所述写入数据的物理块的元数据区域。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述通过查询所述逻辑到物理映射表，确定所述待回收物理块中的有效数据包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述逻辑到物理映射表以压缩表形式缓存，所述压缩表通过起始逻辑地址、起始物理地址和连续计数来表示一段连续的逻辑地址到物理地址的映射关系。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述通过查询所述逻辑到物理映射表，确定所述待回收物理块中的有效数据包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述待回收物理块的有效数据数量（vfc）小于设定阈值时，执行所述垃圾回收。

8.一种存储设备的控制器，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任一项所述的方法。

9.根据权利要求8所述的控制器，其中，所述控制器仅包括sram作为缓存单元。

10.一种存储设备，其特征在于，包括如权利要求9所述的存储设备的控制器。