一种ZNSSSD的区域回收方法、电子设备及存储介质

本发明属于数据存储，更具体地，涉及一种zns ssd的区域回收方法、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、zns ssd作为一种新兴的存储设备，因其独特的设计和性能优势而受到广泛关注。zns ssd将存储空间划分为多个独立的区域(zone)，每个区域可以独立进行数据的写入和擦除操作。

2、zns ssd的现有的区域回收方法主要针对处于full状态、且无效数据占用空间较高的区域进行回收，存在区域回收不及时的情况，也会导致空间放大的问题，大大降低了zns ssd的空间利用率；具体体现在，对于某些未处于full状态的区域，若其内的无效数据占用比较高，即使不到full状态，也亟需回收，不然会存在空间放大的问题；与此同时，无效数据占用空间率为无效数据占用整个区域空间的大小，当区域中的无效数据量一直保持不变时，该无效数据占用空间率也会一直保持不变，也就是说，存在该区域永远达不到清理要求的情况，有无效数据的积累，同样存在空间放大的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种zns ssd的区域回收方法、电子设备及存储介质，用以解决现有技术中zns ssd的空间利用率的技术问题。

2、为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种zns ssd的区域回收方法，包括：

3、当zns ssd的当前剩余存储空间小于预设有效空间阈值时，执行以下区域回收操作：获取zns ssd中每一个区域的有效数据量v、无效数据量i和空闲空间量f；计算每个区域的空间使用率和数据冗余率，并计算二者的乘积作为该区域的评分；选取评分最高的n个区域，并过滤掉其中评分为0的区域，得到待回收区域集；对待回收区域集中的待回收区域进行清理；n≥1；

4、其中，空间使用率为(v+i)/(v+i+f)；数据冗余率为i/v。

5、进一步优选地，当前剩余存储空间越小，则n越大。

6、进一步优选地，n与当前剩余存储空间呈负线性关系。

7、进一步优选地，n＝kx+b；其中，x为预设有效空间阈值与当前剩余存储空间之差；k为斜率，为预设正值；b为预设正整数。

8、进一步优选地，n与当前剩余存储空间呈负指数关系。

9、进一步优选地，n与当前剩余存储空间呈负对数关系。

10、进一步优选地，对待回收区域进行清理的过程包括：将待回收区域中的有效数据进行转移后，对该待回收区域进行重置操作。

11、进一步优选地，将待回收区域中的有效数据转移到zns ssd的除待回收区域集中各待回收区域以外的其他区域中，以避免有效数据的二次转移。

12、第二方面，本发明提供了一种电子设备，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本发明第一方面所提供的zns ssd的区域回收方法。

13、第三方面，本发明提供了提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明第一方面所提供的zns ssd的区域回收方法。

14、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：

15、1、本发明提供了一种zns ssd的区域回收方法，当zns ssd的当前剩余存储空间小于预设有效空间阈值时，计算每个区域的空间使用率和数据冗余率，并计算二者的乘积作为该区域的评分，并选择评分较高的区域进行区域回收；其中，数据冗余率为无效数据量与有效数据量之比。本发明不仅仅考虑到了处于full状态的区域，还对所有区域进行了考虑，基于空间使用率以及数据冗余率来对区域进行评分，能够将空间使用率较高且无效数据较多的区域及时地进行区域回收，以在转移更小有效数据的前提下释放更多的空间，解决了现有技术区域回收不及时和空间放大的问题，提高了zns ssd的清理效率，大大提高了znsssd的空间利用率。

16、2、现有的zns ssd的区域回收方法由于主要针对处于full状态、且无效数据占用空间较高的区域进行回收，会导致较多的zns ssd的区域重置操作，但是zns ssd的区域重置操作是有一定的限制的，所以较多的重置操作会导致zns ssd寿命的降低，而本发明所提供的zns ssd的区域回收方法，采用区域的空间使用率和数据冗余率的乘积作为该区域的评分，优先回收评分较高的区域，空间使用率与数据冗余率指标进行解和，可以避免在区域回收操作时某些空间内写入的写入量觉少但是数据冗余率越多的情况引起的区域重置操作的过多触发，从而降低了zns ssd区域重置操作的次数，进而提高了zns ssd的使用寿命。

17、3、进一步地，本发明所提供的zns ssd的区域回收方法，根据当前剩余存储空间自适应地确定待进行区域回收的区域的数量，当前剩余存储空间越小，则待进行区域回收的区域越多，能够适应不同的剩余存储空间的情况，进一步提高了zns ssd的清理效率，进一步提高了zns ssd的空间利用率。

18、4、进一步地，本发明所提供的zns ssd的区域回收方法，在对待回收区域进行清理时，将待回收区域中的有效数据转移到zns ssd的除待回收区域集中各待回收区域以外的其他区域中后，再对该待回收区域进行重置操作。在有效数据转移的目的区域中排除了待回收区域集中的待回收区域，从而实现了目的区域都不是需要进行回收的区域，充分考虑了数据的安全性，避免了有效数据的丢失和二次转移，保证了数据的完整性和一致性。

19、5、本发明所提供的zns ssd的区域回收方法，可以与现有的zns ssd和文件系统(如zenfs)兼容，无需对硬件进行修改，只需通过软件升级即可实现。

技术特征：

1.一种zns ssd的区域回收方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的zns ssd的区域回收方法，其特征在于，所述当前剩余存储空间越小，则n越大。

3.根据权利要求2所述的zns ssd的区域回收方法，其特征在于，n与所述当前剩余存储空间呈负线性关系。

4.根据权利要求3所述的zns ssd的区域回收方法，其特征在于，n＝kx+b；其中，x为所述预设有效空间阈值与所述当前剩余存储空间之差；k为斜率，为预设正值；b为预设正整数。

5.根据权利要求2所述的zns ssd的区域回收方法，其特征在于，n与所述当前剩余存储空间呈负指数关系。

6.根据权利要求2所述的zns ssd的区域回收方法，其特征在于，n与所述当前剩余存储空间呈负对数关系。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的zns ssd的区域回收方法，其特征在于，对待回收区域进行清理的过程包括：将待回收区域中的有效数据进行转移后，对该待回收区域进行重置操作。

8.根据权利要求7所述的zns ssd的区域回收方法，其特征在于，将待回收区域中的有效数据转移到zns ssd的除待回收区域集中各待回收区域以外的其他区域中。

9.一种电子设备，其特征在于，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权利要求1-8任意一项所述的zns ssd的区域回收方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-8任意一项所述的zns ssd的区域回收方法。

技术总结本发明公开了一种ZNS SSD的区域回收方法、电子设备及存储介质；当ZNS SSD的当前剩余存储空间小于预设有效空间阈值时，计算每个区域的空间使用率和数据冗余率，并计算二者的乘积作为该区域的评分，并选择评分较高的区域进行回收；其中，数据冗余率为无效数据量与有效数据量之比。本发明不仅仅考虑到了处于Full状态的区域，还对所有区域进行了考虑，基于空间使用率以及数据冗余率来对区域进行评分，能够将空间使用率较高且无效数据较多的区域及时地进行回收，以在转移更小有效数据的前提下释放更多的空间，解决了现有技术区域回收不及时和空间放大的问题，大大提高了ZNS SSD的空间利用率。技术研发人员：陈飞宇,崔金华,李璐,姚彤,唐恺,杨天若受保护的技术使用者：华中科技大学技术研发日：技术公布日：2024/11/14