CN102023818A - 一种存储设备容量调整方法、装置及存储设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种存储设备容量调整方法、装置及存储设备。一种存储设备容量调整方法，包括：接收用户主机发送的容量调整请求，所述容量调整请求中，携带有使用空间容量调整目标值；解析所述容量调整请求，获得使用空间容量调整目标值，根据所述使用空间容量调整目标值，确定容量分配参数；将所确定的容量分配参数更新至存储设备的系统表项；向用户主机反馈调整后的使用空间容量。应用本发明实施例所提供的技术方案，用户在使用存储设备时，可以自行设置存储设备的使用空间容量，从而实现在存储设备容量与性能之间的灵活选择，或者满足特定应用环境对存储设备容量的需求。

Description

一种存储设备容量调整方法、装置及存储设备

技术领域

本申请涉及数据存储技术领域，特别是涉及一种存储设备容量调整方法、装置及存储设备。

背景技术

随着存储技术的发展，基于固态存储技术的存储设备应用越来越广泛。以固态硬盘(Solid State Disk，SSD)为例，固态硬盘是由控制单元和固态存储单元组成的硬盘，其接口规范、功能及使用方法上与普通硬盘相同。由于固态硬盘没有普通硬盘的机械旋转装置，因此具有读写速度快、工作噪音低、抗震性好、工作温度范围大等特点。

目前，固态硬盘的存储单元大多采用闪存(flash)作为存储介质，基于flash介质的特性，在设定固态硬盘的容量时，用户实际所能使用到的容量只占全部flash颗粒容量的一部分，剩余的容量则用作数据修改或坏块替换，因此，固态硬盘的使用空间容量与总容量的比值大小，与存储设备的读写性能、可靠性等指标都有着密切关系。

在实际应用中，不同用户对于存储设备的性能或可靠性需求是不同的，并且在某些应用环境下，对于存储设备的容量还有特定的需求。例如在利用固态硬盘组建RAID系统时，硬盘容量的大小可能直接影响到RAID是否能够组建成功。现有的固态硬盘，其使用空间容量由生产厂商制定，设备出厂之后，使用空间容量是固定的，用户只能按照厂商规定的容量大小使用，无法自行改变，因此在使用上存在很多限制。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种存储设备容量调整方法、装置及存储设备，技术方案如下：

本发明实施例提供一种存储设备容量调整方法，包括：

接收用户主机发送的容量调整请求，所述容量调整请求中，携带有使用空间容量调整目标值；

解析所述容量调整请求，获得使用空间容量调整目标值，根据所述使用空间容量调整目标值，确定容量分配参数；

将所确定的容量分配参数更新至存储设备的系统表项；

向用户主机反馈调整后的使用空间容量。

本发明实施例还提供一种存储设备容量调整装置，包括：

请求接收单元，用于接收用户主机发送的容量调整请求，所述容量调整请求中，携带有使用空间容量调整目标值；

参数确定单元，用于解析所述容量调整请求，获得使用空间容量调整目标值，根据所述使用空间容量调整目标值，确定容量分配参数；

参数更新单元，用于将所确定的容量分配参数更新至存储设备的系统表项；

反馈单元，用于向用户主机反馈调整后的使用空间容量。

本发明实施例还提供一种存储设备，包括：用户主机接口、存储介质以及容量调整装置；

所述容量调整装置包括请求接收单元、参数确定单元、参数更新单元和反馈单元；

所述请求接收单元，用于从所述用户主机接口接收用户主机发送的容量调整请求，所述容量调整请求中，携带有使用空间容量调整目标值；

所述参数确定单元，用于解析所述容量调整请求，获得使用空间容量调整目标值，根据所述使用空间容量调整目标值，确定容量分配参数；

所述参数更新单元，用于将所确定的容量分配参数更新至存储设备的系统表项；

所述反馈单元，用于通过所述用户主机接口向用户主机反馈调整后的使用空间容量。

应用本发明实施例所提供的技术方案，用户在使用固态硬盘时，可以自行设置存储设备的使用空间容量，从而实现在存储设备容量与性能之间的灵活选择，或者满足特定应用环境对存储设备容量的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例存储设备的结构示意图；

图2为本发明实施例存储设备容量调整方法的一种流程图；

图3为本发明实施例存储设备容量调整方法的另一种流程图；

图4为本发明实施例存储设备容量调整装置的一种结构示意图；

图5为本发明实施例存储设备容量调整装置的另一种结构示意图；

图6为本发明实施例存储设备容量调整装置的第三种结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

首先对本发明实施例所提供的一种存储设备进行介绍，参见图1所示，包括：用户主机接口101、容量调整装置102以及存储介质103。其中，用户主机接口可以是符合SAS(串行连接SCSI)、SATA(串行ATA)、PCIE等规范的接口，容量调整装置102可以从用户主机接口101接收用户主机下发的容量调整请求，并且根据容量调整请求，在存储介质103总容量的允许范围内，调整用户能够实际使用的容量，并将调整后的容量反馈通过用户主机接口101给用户。

在以闪存作为存储介质的固态硬盘中，闪存颗粒的多少决定了存储设备的最大理论容量，除了预留出一小部分用来存放基本硬件信息之外，剩余的闪存颗粒被划分为使用空间和冗余空间。其中，使用空间是直接面对用户的，对于用户而言，所看到的存储设备总容量就是使用空间的容量。而冗余空间则用于数据修改或坏块替换，冗余空间并不直接面对用户，基于冗余空间的操作都是在存储设备的内部实现。现有的固态硬盘，其使用空间和冗余空间由厂家进行划分，用户无法自行调整，在使用上存在很多限制。除了闪存固态硬盘外，部分其他类型的固态硬盘也存在同样的问题。应用本发明实施例所提供的存储设备，用户可以自行设置存储设备的使用空间容量，以满足实际应用中的各种需求。

本发明实施例提供的一种存储设备容量调整方法，可以包括以下步骤：

接收用户主机发送的容量调整请求；

获得使用空间容量调整目标值，根据所述使用空间容量调整目标值，确定容量分配参数；

将所确定的容量分配参数更新至存储设备的系统表项；

向用户主机反馈调整后的使用空间容量。

应用上述的存储设备容量调整方法，用户在使用固态硬盘时，可以自行设置存储设备的使用空间容量，从而实现在存储设备容量与性能之间的灵活选择，或者满足特定应用环境对存储设备容量的需求

下面以固态硬盘为例，对本发明实施例所提供的一种存储设备容量调整方法进行说明，参见图2所示，该方法包括以下步骤：

S201，接收用户主机发送的容量调整请求；

当用户需要调整固态硬盘的使用空间容量大小时，可以通过用户主机直接向硬盘底层固化软件下发容量调整请求。可以理解的是，用户主机可以包括各种使用存储设备的主机，例如个人计算机、服务器设备等。其中，用户可以使用软件操作或命令行等方式下发容量调整请求，例如，利用硬盘厂家所提供的，运行在用户主机上的工具软件下发容量调整请求，本实施例对此不需进行限定。

S202，获得使用空间容量调整目标值，根据使用空间容量调整目标值，确定容量分配参数；

固态硬盘容量的调整，涉及到使用空间容量以及冗余空间容量的调整，但是对于用户而言，一般只关注使用空间的容量，因此，使用空间容量调整目标值由用户提供，该目标值可以携带于容量调整请求中下发给硬盘底层固化软件，硬盘底层固化软件可以通过对容量调整请求进行解析，得到使用空间容量调整的目标值。

硬盘底层固化软件得到使用空间容量调整的目标值之后，需要从硬盘的可用块中，分配出相应的容量作为使用空间。其中，硬盘可用块的容量可以由下式确定：

可用块容量＝存储介质总容量-系统区容量-坏块容量

根据上式，硬盘底层固化软件可以对用户所提供的目标值的合法性做进一步的识别，如果用户提供了不合法的目标值，硬盘底层固化软件会向用户主机反馈相关信息，告知用户输入的目标值不合法，并要求用户重新输入合法的目标值，例如，要求用户输入的目标值不应大于硬盘的存储介质总容量；或者，在考虑到硬盘的系统区容量以及坏块容量的情况下，要求用户输入的目标值不应大于硬盘的可用块容量。另外，硬盘底层固化软件也可以直接将合法的目标值输入范围提供给用户，以方便用户正确设置。

对于固态硬盘而言，还可以保留有一定的冗余空间容量，其中，冗余空间容量和使用空间容量的总和即为可用块容量。硬盘底层固化软件可以根据当前的可用块容量，计算出一种或多种冗余空间容量与使用空间容量的分配方案推荐给用户，以方便用户正确设置。

硬盘底层固化软件获得合法的使用空间容量调整目标值并且得到用户确认之后，通过确定新的容量分配参数，实现在硬盘的可用块中重新分配使用空间和冗余空间。其中，容量分配参数可以包括：使用空间对应的逻辑块号、以及冗余空间对应的逻辑块号。容量分配参数可以按照如下方式确定：

硬盘底层固化软件首先获得硬盘的可用块分布情况，然后根据使用空间容量调整目标值，在可用块中，分配出相应容量的可用块作为使用空间，确定这些使用空间所对应的逻辑块号并进行记录；使用空间分配完毕之后，剩余的可用块即为冗余空间，确定冗余空间所对应的逻辑块号并进行记录。

需要说明的是，本发明实施例对使用空间和可用空间的具体分配方式并不需要进行限定。

S203，将所确定的容量分配参数更新至固态硬盘的系统表项；

确定容量分配参数后，将所确定容量分配参数更新至硬盘的系统表项，此时在硬盘内部已经完成了容量的重新分配。

S204，向用户主机反馈调整后的使用空间容量。

硬盘内部容量重新分配完成后，进一步将调整后的使用空间容量反馈给用户，此时用户在主机上看到的就是一块具有目标值容量的硬盘，当然，由于实际容量算法的不同，用户最终看到的硬盘容量可能所提供的目标值存在一定程度的误差，这些并不影响本实施例方案的实现。

在固态硬盘的闪存介质中，用来进行写操作的最小单位为页(page)，而用来进行擦除操作的最小单位为块(block)，一个block由若干个page组成。当需要修改数据的时候，需要将数据写入空白的page中，并修改映射关系。理论上，原page中的数据也应该擦除，但是数据擦除是基于block来进行的，擦除和写入单位的不同，必然导致很多block中既有有效page也有无效page，所以在没有空白block或空白block很少的时候，需要启动垃圾回收操作，即找到一些无效page数多的block，把其中的有效page迁移到新的page中，然后擦除整个block，把擦除后的block作为空白block使用。

垃圾回收的频繁程度将直接影响固态硬盘的读写性能，冗余空间越大，其可用的空白块就越多，相应地，垃圾回收的频率也就越低，对读写性能的影响越小。应用本发明实施例的技术方案，用户在使用固态硬盘之前，可以根据自己的实际需求，灵活设置存储设备的容量，从而达到在同一块固态硬盘上以容量换取性能或是以性能换取容量的目的。

此外，本发明实施例的方案还适用于各种对存储设备容量有特定需求的应用场景。例如在利用固态硬盘组建RAID系统时，多块硬盘的容量是否相同、不同容量硬盘启用的先后顺序，都会影响到RAID系统能否组建成功。应用本发明实施例的方案，用户可以通过自行设置硬盘容量来解决上述限制，不需重新购买新的硬盘，有效节约了成本。

可以理解的是，存储设备容量的调整并不是一次性的，调整的时机不只限于在新硬盘使用之前，在存储设备的使用过程中，用户可以随时调整其容量以满足各种需求。

在本发明的另一个实施例中，仍然以固态硬盘为例进行说明，通过减小固态硬盘的使用空间容量来提高固态硬盘的使用寿命，参见图3所示，该方法可以包括以下步骤：

S301，监测固态硬盘的冗余空间容量；当固态硬盘的冗余空间容量小于预设的阈值时，向用户主机发送容量告警提示；

固态硬盘的闪存块存在寿命问题，当某个闪存块达到一定的擦除次数时，该块就会被标记为坏块(bad block)而无法使用。当出现坏块时，系统会使用冗余空间中的好块进行替换以保证硬盘的继续使用，因此，随着固态硬盘的使用，其冗余空间的容量会逐渐减小。理论上，只要还有一个块的冗余，那么硬盘就是可以使用的，但是，为了保证硬盘数据的可靠性，应该在冗余空间减小到一定程度时进行预警，对于基于SATA接口的固态硬盘，可以在SMART信息中进行预警，例如，根据SMART READ DATA命令可以执行预警功能，基于SAS接口的固态硬盘可以用自定义的预警信息，这些都是主机可以查询到的告警提示。本实施例中，对固态硬盘的冗余空间容量进行动态监测，当监测到冗余空间容量小于预设的阈值时，向用户主机发送容量告警提示。在实际应用中，厂家可以根据对硬盘可靠性的要求，灵活设置该阈值，如果对可靠性要求较高，则可以将阈值设置为一个较高的值；如果对可靠性要求不高，则可以设置一个较低的阈值。

S302，将固态硬盘调整为用户数据只读状态；

发送容量告警提示之后，可以进一步将固态硬盘调整为用户数据只读状态，例如通过硬盘底层固化软件的设置，使硬盘拒绝执行写入操作命令，此时用户将无法对硬盘内的数据进行写入操作。

S303，对固态硬盘中的用户数据进行备份；

由于固态硬盘容量的调整涉及闪存块的重新分配，会对硬盘中的原有数据造成影响，为了保存这些数据，可以对这些数据进行备份。备份操作可以自动进行，也可以询问用户是否进行备份操作。当确认备份完成或确认不需要进行备份之后，进一步执行后续的容量调整操作。

S304，接收用户主机发送的容量调整请求；

用户可以通过用户主机直接向硬盘底层固化软件下发容量调整请求。其中，用户可以使用软件操作或命令行等方式下发容量调整请求，并且，该请求的具体名称也可以由厂家自行定义，本实施例对此不需进行限定。

S305，获得使用空间容量调整目标值，根据使用空间容量调整目标值，确定容量分配参数；

S306，将所确定的容量分配参数更新至固态硬盘的系统表项；

S307，向用户主机反馈调整后的使用空间容量。

上述步骤S304-S307与步骤S201-S204相似，这里不再重复说明。可以理解的是，在本实施例中S302以及S303均为可选步骤，并且S303的备份操作只需在S306之前执行即可。

由于闪存介质本身的特性，在使用过程中可能会产生坏块，产生坏块时，需要用冗余空间中的好块进行替换。现有的固态硬盘，当其冗余空间中的好块耗尽时，就无法再进行数据写入，整块硬盘的寿命也有可能耗尽了。应用本实施例的技术方案，对固态硬盘的冗余空间容量进行动态监测并适时向用户发出告警。当整块硬盘的容量耗尽时，用户可以通过减小容量来保证硬盘的继续使用。例如，一块总容量为256G、冗余空间容量为128G的硬盘，当冗余空间中的好块耗尽时，硬盘中实际仍然有好块可用，此时用户可以将使用空间容量调整至64G，即增加了64G的冗余空间。通过缩小使用空间的容量，使得固态硬盘的寿命得到延长，避免过早处于闲置状态。

需要说明的是，为描述方便，以上实施例以固态硬盘为例进行说明，可以理解的是，本发明实施例所提供的存储设备容量调整方法，还可以适用于其他类型的固态硬盘。

通过以上的方法实施例的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

相应于上面的方法实施例，本发明实施例还提供一种存储设备容量调整装置，参见图4所示，包括：

请求接收单元401，用于接收用户主机发送的容量调整请求，所述容量调整请求中，携带有使用空间容量调整目标值；

参数确定单元402，用于解析所述容量调整请求，获得使用空间容量调整目标值，根据所述使用空间容量调整目标值，确定容量分配参数；

参数更新单元403，用于将所确定的容量分配参数更新至存储设备的系统表项；

反馈单元404，用于向用户主机反馈调整后的使用空间容量。

参见图5所示，本发明实施例所提供的存储设备容量调整装置还可以进一步包括：

监测单元405，用于监测存储设备的冗余空间容量；

告警单元406，用于当所述监测单元405监测到存储设备的冗余空间容量小于预设的阈值时，向用户主机发送容量告警提示。

当用户主机收到容量告警提示后，用户可以进一步通过用户主机向请求接收单元401发送容量调整请求。

参见图6所示，本发明实施例所提供的存储设备容量调整装置还可以进一步包括：

读写状态调整单元407，用于当所述监测单元405监测到存储设备的冗余空间容量小于预设的阈值时，将存储设备调整为用户数据只读状态。

备份单元408，用于在所述参数更新单元403将容量分配参数更新至存储设备的系统表项之前，对存储设备中的用户数据进行备份。

其中，备份单元408可以在存储设备容量参数更新之前的任何时候，对存储设备中的用户数据进行备份。当然，为了保证数据的安全，可以在读写状态调整单元407将存储设备调整为用户数据只读状态以后再执行备份操作。备份单元408可以自动进行备份操作，也可以询问用户是否进行备份操作。当确认备份完成或确认不需要进行备份之后，参数更新单元403可以进一步执行后续的容量调整操作。

应用本发明实施例所提供的存储设备容量调整装置，用户在使用存储设备时，可以自行设置存储设备的使用空间容量，从而实现在存储设备容量与性能之间的灵活选择，或者满足特定应用环境(例如组建RAID系统)对硬盘容量的需求。本发明实施例还提供一种存储设备，包括：用户主机接口、存储介质以及容量调整装置。其中所述容量调整装置可以所述容量调整装置包括请求接收单元、参数确定单元、参数更新单元和反馈单元；

所述请求接收单元，用于从所述用户主机接口接收用户主机发送的容量调整请求，所述容量调整请求中，携带有使用空间容量调整目标值；

所述参数确定单元，用于解析所述容量调整请求，获得使用空间容量调整目标值，根据所述使用空间容量调整目标值以及所述存储介质的总容量，确定容量分配参数；

所述参数更新单元，用于将所确定的容量分配参数更新至存储设备的系统表项；

所述反馈单元，用于通过所述用户主机接口向用户主机反馈调整后的使用空间容量。

对于装置实施例而言，由于其基本相应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，在没有超过本申请的精神和范围内，可以通过其他的方式实现。当前的实施例只是一种示范性的例子，不应该作为限制，所给出的具体内容不应该限制本申请的目的。例如，所述单元或子单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或多个子单元结合一起。另外，多个单元可以或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

另外，所描述装置和方法以及不同实施例的示意图，在不超出本申请的范围内，可以与其它系统，模块，技术或方法结合或集成。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种存储设备容量调整方法，其特征在于，包括：

接收用户主机发送的容量调整请求，所述容量调整请求中，携带有使用空间容量调整目标值；

解析所述容量调整请求，获得使用空间容量调整目标值，根据所述使用空间容量调整目标值，确定容量分配参数；

将所确定的容量分配参数更新至存储设备的系统表项；

向用户主机反馈调整后的使用空间容量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据使用空间容量调整目标值，确定容量分配参数，包括：

获得存储设备的可用块分布情况；

根据使用空间容量调整目标值，在可用块中，分配出相应容量的可用块作为使用空间，确定所述使用空间所对应的逻辑块号；

确定冗余空间所对应的逻辑块号，所述冗余空间为：使用空间分配完毕后剩余的可用块。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在接收用户主机发送的容量调整请求之前，还包括：

监测存储设备的冗余空间容量；

当监测到存储设备的冗余空间容量小于预设的阈值时，向用户主机发送容量告警提示。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当监测到存储设备的冗余空间容量小于预设的阈值时，还包括：

将存储设备调整为用户数据只读状态。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，在将容量分配参数更新至存储设备的系统表项之前，还包括：

对存储设备中的用户数据进行备份。

6.一种存储设备容量调整装置，其特征在于，包括：

请求接收单元，用于接收用户主机发送的容量调整请求，所述容量调整请求中，携带有使用空间容量调整目标值；

参数确定单元，用于解析所述容量调整请求，获得使用空间容量调整目标值，根据所述使用空间容量调整目标值，确定容量分配参数；

参数更新单元，用于将所确定的容量分配参数更新至存储设备的系统表项；

反馈单元，用于向用户主机反馈调整后的使用空间容量。

7.根据权利要求6所述的存储设备容量调整装置，其特征在于，还包括：

监测单元，用于监测存储设备的冗余空间容量；

告警单元，用于当所述监测单元监测到存储设备的冗余空间容量小于预设的阈值时，向用户主机发送容量告警提示。

8.根据权利要求7所述的存储设备容量调整装置，其特征在于，还包括：

读写状态调整单元，用于当所述监测单元监测到存储设备的冗余空间容量小于预设的阈值时，将存储设备调整为用户数据只读状态。

9.根据权利要求7或8所述的存储设备容量调整装置，其特征在于，还包括：

备份单元，用于在所述参数更新单元将容量分配参数更新至存储设备的系统表项之前，对存储设备中的用户数据进行备份。

10.一种存储设备，其特征在于，包括：用户主机接口、存储介质以及容量调整装置；

所述容量调整装置包括请求接收单元、参数确定单元、参数更新单元和反馈单元；

所述请求接收单元，用于从所述用户主机接口接收用户主机发送的容量调整请求，所述容量调整请求中，携带有使用空间容量调整目标值；

所述参数确定单元，用于解析所述容量调整请求，获得使用空间容量调整目标值，根据所述使用空间容量调整目标值，确定容量分配参数；

所述参数更新单元，用于将所确定的容量分配参数更新至存储设备的系统表项；

所述反馈单元，用于通过所述用户主机接口向用户主机反馈调整后的使用空间容量。

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