Cosmos OpenSSD--greedy_ftl1.2.0（三）-白红宇

Cosmos OpenSSD--greedy_ftl1.2.0（三）

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发布时间：2019-06-13

本文共 7984 字，大约阅读时间需要 26 分钟。

我们来假设模拟一个小型的模型来分析写和垃圾回收的过程

假设只有一个die，4个block，每个block4个page，每个page8KB

那么PageMap就是Page[0][0]到Page[0][15]

BlockMap就是Block[0][0]到Block[0][3]

GcMap就是GC[0][0]到GC[0][4]

那么最初就会如下图：第零块用来保留元数据，最后一块保留作为垃圾回收合并块

接下来从上层来了数据，黄色部分表示更改的数据，红色部分表示更新的数据，最左侧是流程

在这里，lpn0的内容作为page缓存留在SDRAM里面，只把lpn1的内容存入flash

接下来更改的数据缓存命中了，所以lpn0的内容直接在SDRAM里面修改，此时数据末尾刚好占据了一个页，所以直接存入flash，并把之前的保存页无效，此时GC表开始变化

接下来依旧缓存命中，但是请求最后一页并不是完整的一页，于是先预读出其中的内容，修改之后寻找新页再保存进flash

这一次的缓存并没有命中，所以先把SDRAM里面的内容flush进SDRAM里面，因为请求并不满足一页，所以执行read-modify-write，此时lpn1作为新的page缓存，并不直接存进flash而是保留在SDRAM中

缓存依旧不命中，此时block1已经没有页面可用了，于是找到了下一个空闲block，先flush，然后更新page缓存，将lpn1的内容存入flash

接下来缓存不命中，并且消耗掉了所有的页面，于是lpn3的内容无处存取，引发垃圾回收操作

垃圾回收操作的依据是元数据的更新，因此我们来看元数据更新的代码

1 void UpdateMetaForOverwrite(u32 lpn) 2 { 3     pageMap = (struct pmArray*)(PAGE_MAP_ADDR); 4     blockMap = (struct bmArray*)(BLOCK_MAP_ADDR); 5     gcMap = (struct gcArray*)(GC_MAP_ADDR); 6  7     u32 dieNo = lpn % DIE_NUM; 8     u32 dieLpn = lpn / DIE_NUM; 9 10     if(pageMap->pmEntry[dieNo][dieLpn].ppn != 0xffffffff)11     {12         // GC victim block list management13         u32 diePbn = pageMap->pmEntry[dieNo][dieLpn].ppn / PAGE_NUM_PER_BLOCK;14 15         // unlink16         if((blockMap->bmEntry[dieNo][diePbn].nextBlock != 0xffffffff) && (blockMap->bmEntry[dieNo][diePbn].prevBlock != 0xffffffff))17         {18             blockMap->bmEntry[dieNo][blockMap->bmEntry[dieNo][diePbn].prevBlock].nextBlock = blockMap->bmEntry[dieNo][diePbn].nextBlock;19             blockMap->bmEntry[dieNo][blockMap->bmEntry[dieNo][diePbn].nextBlock].prevBlock = blockMap->bmEntry[dieNo][diePbn].prevBlock;20         }21         else if((blockMap->bmEntry[dieNo][diePbn].nextBlock == 0xffffffff) && (blockMap->bmEntry[dieNo][diePbn].prevBlock != 0xffffffff))22         {23             blockMap->bmEntry[dieNo][blockMap->bmEntry[dieNo][diePbn].prevBlock].nextBlock = 0xffffffff;24             gcMap->gcEntry[dieNo][blockMap->bmEntry[dieNo][diePbn].invalidPageCnt].tail = blockMap->bmEntry[dieNo][diePbn].prevBlock;25         }26         else if((blockMap->bmEntry[dieNo][diePbn].nextBlock != 0xffffffff) && (blockMap->bmEntry[dieNo][diePbn].prevBlock == 0xffffffff))27         {28             blockMap->bmEntry[dieNo][blockMap->bmEntry[dieNo][diePbn].nextBlock].prevBlock = 0xffffffff;29             gcMap->gcEntry[dieNo][blockMap->bmEntry[dieNo][diePbn].invalidPageCnt].head = blockMap->bmEntry[dieNo][diePbn].nextBlock;30         }31         else32         {33             gcMap->gcEntry[dieNo][blockMap->bmEntry[dieNo][diePbn].invalidPageCnt].head = 0xffffffff;34             gcMap->gcEntry[dieNo][blockMap->bmEntry[dieNo][diePbn].invalidPageCnt].tail = 0xffffffff;35         }36 37 //            xil_printf("[unlink] dieNo = %d, invalidPageCnt= %d, diePbn= %d, blockMap.prevBlock= %d, blockMap.nextBlock= %d, gcMap.head= %d, gcMap.tail= %d\r\n", dieNo, blockMap->bmEntry[dieNo][diePbn].invalidPageCnt, diePbn, blockMap->bmEntry[dieNo][diePbn].prevBlock, blockMap->bmEntry[dieNo][diePbn].nextBlock, gcMap->gcEntry[dieNo][blockMap->bmEntry[dieNo][diePbn].invalidPageCnt].head, gcMap->gcEntry[dieNo][blockMap->bmEntry[dieNo][diePbn].invalidPageCnt].tail);38 39         // invalidation update40         pageMap->pmEntry[dieNo][pageMap->pmEntry[dieNo][dieLpn].ppn].valid = 0;41         blockMap->bmEntry[dieNo][diePbn].invalidPageCnt++;42 43         // insertion44         if(gcMap->gcEntry[dieNo][blockMap->bmEntry[dieNo][diePbn].invalidPageCnt].tail != 0xffffffff)45         {46             blockMap->bmEntry[dieNo][diePbn].prevBlock = gcMap->gcEntry[dieNo][blockMap->bmEntry[dieNo][diePbn].invalidPageCnt].tail;47             blockMap->bmEntry[dieNo][diePbn].nextBlock = 0xffffffff;48             blockMap->bmEntry[dieNo][gcMap->gcEntry[dieNo][blockMap->bmEntry[dieNo][diePbn].invalidPageCnt].tail].nextBlock = diePbn;49             gcMap->gcEntry[dieNo][blockMap->bmEntry[dieNo][diePbn].invalidPageCnt].tail = diePbn;50         }51         else52         {53             blockMap->bmEntry[dieNo][diePbn].prevBlock = 0xffffffff;54             blockMap->bmEntry[dieNo][diePbn].nextBlock = 0xffffffff;55             gcMap->gcEntry[dieNo][blockMap->bmEntry[dieNo][diePbn].invalidPageCnt].head = diePbn;56             gcMap->gcEntry[dieNo][blockMap->bmEntry[dieNo][diePbn].invalidPageCnt].tail = diePbn;57         }58     }59 }

其实从上面的写过程分析，我们可以大概了解到GC表其实就是把有相同无效页的block串联在一起

我们假设从block1到block7，其中无效页最终分别为100,120,110,100,110,120,100

当block1进行完之后，GC[0][100].head=1　　GC[0][100].tail=1

当block2的无效页也到达100的时候，分析代码可知，GC[0][100].head=1　　GC[0][100].tail=2，而且block1和block2会链接起来，但是block2的无效页会继续增加，于是当他的无效页增加的时候，block1和block2又会断开，指向无效的0xffffffff，而block2执行完毕之后GC[0][120].head=2　　GC[0][120].tail=2.

只有当block4和block7的无效页最终停在100的时候，block1↔block4↔block7

既然已经了解GC表表示的什么意思，那么再看垃圾回收操作的代码就简单多了

1 u32 GarbageCollection(u32 dieNo) 2 { 3     xil_printf("GC occurs!\r\n"); 4  5     pageMap = (struct pmArray*)(PAGE_MAP_ADDR); 6     blockMap = (struct bmArray*)(BLOCK_MAP_ADDR); 7     dieBlock = (struct dieArray*)(DIE_MAP_ADDR); 8     gcMap = (struct gcArray*)(GC_MAP_ADDR); 9 10     int i;11     for(i=PAGE_NUM_PER_BLOCK ; i>0 ; i--)　　　　　　//从无效页大的开始回收12     {13         if(gcMap->gcEntry[dieNo][i].head != 0xffffffff)　　//拥有这么多无效页的块存在的话，取出一块进行回收14         {15             u32 victimBlock = gcMap->gcEntry[dieNo][i].head;    // GC victim block16 17             // link setting18             if(blockMap->bmEntry[dieNo][victimBlock].nextBlock != 0xffffffff)　　//更新GC链表19             {20                 gcMap->gcEntry[dieNo][i].head = blockMap->bmEntry[dieNo][victimBlock].nextBlock;21                 blockMap->bmEntry[dieNo][blockMap->bmEntry[dieNo][victimBlock].nextBlock].prevBlock = 0xffffffff;22             }23             else24             {25                 gcMap->gcEntry[dieNo][i].head = 0xffffffff;26                 gcMap->gcEntry[dieNo][i].tail = 0xffffffff;27             }28 29             // copy valid pages from the victim block to the free block30             if(i != PAGE_NUM_PER_BLOCK)　　　　//如果整个块都是无效页就直接擦除就行了31             {32                 int j;33                 for(j=0 ; j
     
      pmEntry[dieNo][(victimBlock * PAGE_NUM_PER_BLOCK) + j].valid)36                     {37                         // page copy process38                         u32 validPage = victimBlock*PAGE_NUM_PER_BLOCK + j;39                         u32 freeBlock = dieBlock->dieEntry[dieNo].freeBlock;　　//最开始有预留一个块40                         u32 freePage = freeBlock*PAGE_NUM_PER_BLOCK + blockMap->bmEntry[dieNo][freeBlock].currentPage;41 42                         WaitWayFree(dieNo % CHANNEL_NUM, dieNo / CHANNEL_NUM);43                         SsdRead(dieNo % CHANNEL_NUM, dieNo / CHANNEL_NUM, validPage, GC_BUFFER_ADDR);　　　　//将一个块里面的有效页读取到BUFFER里面44                         WaitWayFree(dieNo % CHANNEL_NUM, dieNo / CHANNEL_NUM);45                         SsdProgram(dieNo % CHANNEL_NUM, dieNo / CHANNEL_NUM, freePage, GC_BUFFER_ADDR);　　//有效数据写入46 47                         // pageMap, blockMap update48                         u32 lpn = pageMap->pmEntry[dieNo][validPage].lpn;49 50                         pageMap->pmEntry[dieNo][lpn].ppn = freePage;　　　　　　//更新页映射信息51                         pageMap->pmEntry[dieNo][freePage].lpn = lpn;52                         blockMap->bmEntry[dieNo][freeBlock].currentPage++;53                     }54                 }55             }56 57             // erased victim block becomes the free block for GC migration58             EraseBlock(dieNo, victimBlock);59             blockMap->bmEntry[dieNo][victimBlock].free = 0;60 61             u32 currentBlock = dieBlock->dieEntry[dieNo].freeBlock;62             dieBlock->dieEntry[dieNo].freeBlock = victimBlock;　　　　　　//将刚擦出的块作为新的freeblock63 64             return currentBlock;    // atomic GC completion65         }66     }67 68     // no free space anymore69     assert(!"[WARNING] There are no free blocks. Abort terminate this ssd. [WARNING]");70     return 1;71 }

转载于:https://www.cnblogs.com/losing-1216/p/4936021.html

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