具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。

为了便于理解本发明实施例提供的技术方案，以下对本发明实施例使用的一些相关名词进行解释：

固态硬盘，又称固态驱动器(Solid State Disk或Solid State Drive，SSD)，相比传统磁盘，在带宽、IOPS、时延方面都有极大的优势。SSD主要由闪存颗粒和主控芯片两大部分组成，没有机械部件，读写基于电信号，读取过程中只是感应闪存芯片内的数据，而不对闪存芯片进行有效的数据操作，写入过程中必须擦除后才能重新写入，但闪存存储单元的擦写次数是有限的，从而造成了SSD寿命有限。并且，SSD的寿命主要由闪存颗粒的写入寿命决定，闪存的数据写入量则是衡量SSD磁盘使用寿命的关键指标。

硬盘自监测、分析和报告技术(Self-Monitoring Analysis and ReportingTechnology，SMART)是一种硬盘自我分析检测技术。支持SMART的SSD可以通过硬盘上的监测指令和主机上的监测软件对磁头、盘片、马达、电路的运行情况、历史记录及预设的安全值进行分析、比较，当出现安全值范围以外的情况时，就会自动向用户发出警告，部分还能够支持自动降速并备份数据，以保证SSD的数据安全。SMART信息保留在SSD的系统保留区(service area)内，这个区域一般位于硬盘0物理面的最前面几十个物理磁道，由厂商写入相关内部管理程序，除了SMART信息外还包括低级格式化程序、加密解密程序、自监控程序以及自动修复程度等，用户可在用户设备上安装监测软件，并通过特定命令，例如“MARTRETURN STATUS”命令，对SMART信息进行读取。

目前，可以通过SMART工具命令去查询SSD的健康值。健康值的范围从100到0，初始值为100，当健康值下降到一定程度时，SSD的损坏速度就会加快，需要立即更换，当健康值为0时，则表示写入次数达到极限，SSD随时可能坏掉。

本发明人对现有技术进行分析后发现，现有技术中通过SMART获取的健康值是动态瞬时值，根据健康值的历史记录推算SSD随时间的损坏情况，以计算SSD的寿命，这种方法没有考虑到后续业务量可能发生变化，无法准确地预测SSD的寿命；并且，SSD通常运用在写入/读取频繁的场景，如数据库一体机、分布式存储等场景，可能存在批量SSD寿命同时到期的情况，为了保障数据副本安全以及系统性能稳定，不能对SSD进行大规模的并行更换，因此整个更换过程时间较长，在更换前没有充分的预估，可能会导致更换过程中部分SSD健康值快速下降到更换阈值以下，从而带来数据风险。

基于此，本发明实施例提供了一种固态硬盘管理方法、装置及计算设备，通过持续采集SSD的历史使用数据，根据历史使用数据计算出SSD的平均磨损率，同时考虑到磨损率的变化趋势，根据历史使用数据计算出SSD的磨损变化率，并把SSD的健康值阈值纳入预测，能够准确地预测SSD的剩余寿命，从而能够根据SSD的剩余寿命对SSD进行有效的管理。

图1示出了本发明实施例提供的固态硬盘管理方法的应用场景的示意图。如图1所示，该应用场景包括：服务器11和固态硬盘管理装置12。

其中，服务器11的数量可以为一个或者多个。每个服务器11可以包括一个或者多个SSD。每个服务器11还可以设置监控模块，用于采集自身所在服务器10中的SSD的使用数据。例如，监控模块可以为运行在服务器10上的代理监控程序。

其中，固态硬盘管理装置12用于从服务器10获取历史使用数据，并根据历史使用数据来对SSD的剩余寿命进行预测，并根据预测结果进行相应的管理。可选地，固态硬盘管理装置12可以通过计算设备(例如服务器)来实现。

其中，服务器11和固态硬盘管理装置12之间可以通过网络进行连接，网络可以是有线形式的网络，也可以是无线形式的网络，例如无线局域网(Wireless LocalAreaNetworks，WLAN)或者移动蜂窝网络，当然也可以是其他无线网络，本发明实施例对此不做限制。

在实际应用时，服务器11和固态硬盘管理装置12可以通过同一设备来实现，例如固态硬盘管理装置12设置在服务器11上，则固态硬盘管理装置12仅对服务器11进行管理。当然，当存在多个服务器11时，固态硬盘管理装置12可以设置在另一主服务器上，通过主服务器获取其他多个服务器11的历史使用数据，从而进行管理。

当然，本发明实施例提供的方法并不限用于图1所示的应用场景中，还可以用于其他可能的应用场景，本发明实施例并不进行限制。对于图1所示的应用场景的各个设备所能实现的功能将在后续的方法实施例中一并进行描述，在此先不过多赘述。

具体地，下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。

其中，应当理解的是，本发明提供的下述实施例之间，只要不冲突，均可相互结合以形成新的实施方式。

图2示出了本发明实施例提供的固态硬盘管理方法的流程示意图。该方法可以应用于如图1所示的应用场景。如图2所示，该方法包括：

步骤210、获取SSD的历史使用数据，历史使用数据包括当前健康值和历史健康值。

在本实施例中，为了给后续的SSD的剩余寿命预测提供数据基础，可以在服务器的运行过程中，通过部署在服务器上的监控装置采集服务器上的SSD的使用数据，然后固态硬盘管理装置定时连接到服务器，通过smartctl命令采集SSD的使用数据。其中，每次通过smartctl命令采集到的使用数据是SSD的当前最新数据，记录每次当前最新数据从而获取到历史使用数据。

其中，使用数据可以包括SMART信息。SMART信息除了包括健康值，还可以包括型号、容量、温度、磨损情况、密度、扇区、寻道时间、传输、误码率等信息。健康值的区间可以为0～100，新盘可以默认为100，随着SSD写入磨损，SSD的健康值会逐渐下降。例如，如图3所示，图3中的SSD的健康值项为“Media_Wearout_Indicator”，“Media_Wearout_Indicator”对应的数据为66，即健康值为66。当然，在一些实施例中，SSD的健康值项还可以为“Wear_Leveling_Count”等，SSD的健康值项标识取决于SSD的型号或厂商。

其中，历史使用数据包括当前健康值和历史健康值，当前健康值为最近一次采集到的使用数据中的健康值，历史健康值为以往采集的使用数据中的健康值。例如，每隔预设周期采集一次使用数据，一共采集了五次，五次采集的使用数据中的健康值依次分别为x₁、x₂、x₃、x₄、x₅，则历史健康值为x₁、x₂、x₃、x₄，当前健康值为x₅。

步骤220、根据当前健康值和历史健康值，计算SSD的平均磨损率。

在本实施例中，SSD的剩余寿命取决于SSD的数据写入量，历史使用数据中的健康值(即每个一定周期的健康值)变化反应了SSD的剩余寿命的变化。由于随着SSD写入磨损，SSD的健康值会逐渐下降，SSD的剩余寿命还取决于SSD的平均磨损率Ma，若SSD的平均磨损率Ma越高，则SSD的剩余寿命缩减速度越快。

具体地，步骤220可以包括：

根据以下公式计算平均磨损率Ma：

Ma＝(k₀-k_n)/n

其中，k₀为当前健康值，k_n为当前健康值的n个预设周期之前的历史健康值。由于每隔预设周期采集一次使用数据，能够获取到每个周期的健康值。其中，预设周期的时长可以根据实际需求情况进行设置。例如，预设周期可以为一天，则每一天采集一次使用数据，从而得到每天的健康值，则当前健康值为当天的健康值，历史健康值为过去每天的健康值。

其中，可以选取n个预设周期之前的历史健康值计算平均磨损率Ma。例如，取n＝5，假设预设周期为一天，则通过当天的健康值和5天前的健康值计算平均磨损率Ma。当然，在一些其他实施例中，n可以根据实际情况进行取值，当n的取值较小时，平均磨损率Ma的计算较精确。

步骤230、根据当前健康值和历史健康值，计算SSD的磨损变化率。

在本实施例中，SSD的健康值取决于SSD的写入数据量，当SSD应用的业务场景发生变化时，导致健康值的磨损也发生变化(例如业务量剧增健康值磨损加快)，则通过磨损变化率v反映业务场景的变化。当磨损变化率v为0时，则认为业务场景基本不变，平均磨损率Ma也基本不变。

为了更好地评估磨损变化率v，通过移动平均法对磨损变化进行预测，从而估算出磨损变化率v。具体地，可以根据以下公式计算磨损变化率v：

其中，m为测算周期数，当i＝0时，k_i为当前健康值，k_i+1、k_i+2为历史健康值，当i∈[1，m]时，k_i、k_i+1、k_i+2均为历史健康值。测算周期数可以根据实际情况进行取值。k_i+1为k_i的前一个预设周期的健康值，k_i+2为k_i前两个预设周期的健康值。

例如，取测算周期数m＝3，则有

在本实施例中，若计算得到磨损变化率v>0，则表示磨损值(写入量)呈现增加趋势；若计算得到磨损变化率v＝0，则表示磨损值(写入量)基本不变；若计算得到磨损变化率v<0，则表示磨损值(写入量)呈现减少趋势。

步骤240、确定SSD的健康值阈值。

在本实施例中，当SSD的健康值下降到一定程度时，其性能和稳定性都明显降低，SSD的损坏速度就会加快，这对运行在生产环境中的诸多业务场景是不可接受的，因此需要确定能够兼顾性能和稳定性的健康值的临界点，即健康值阈值。

其中，健康值阈值主要取决于SSD的厂商和型号。具体地，步骤240可以包括：步骤241、确定SSD的生产信息；步骤242、根据预设生产信息与健康值阈值的对应关系，确定与生产信息对应的健康值阈值。

其中，预设生产信息与健康值阈值的对应关系是预先设置并且录入的。生产信息可以包括SSD的厂商和型号，则不同厂商、不同型号的SSD分别对应有不同的健康值阈值，则可以根据预设的对应关系确定SSD的健康值阈值。

例如，如以下表1所示，表1为预设生产信息与健康值阈值的对应关系。

表1

步骤250、根据当前健康值、平均磨损率、磨损变化率以及健康值阈值，计算SSD的剩余寿命。

其中，可以根据以下公式计算SSD的剩余寿命：

其中，K_t为健康值阈值，k₀为当前健康值，Ma为平均磨损率，v为磨损变化率，j∈[0，L]且为正整数，L为剩余寿命。由于K_t、k₀、Ma、v均为已知的，则能够计算得到剩余寿命L，即SSD的剩余周期数。例如，若计算得到L为7，预设周期为一天，则SSD的剩余周期数为7，即剩余寿命为7天。

在本实施例中，通过计算SSD的剩余寿命，可以预测未来某个时期达到健康值阈值的SSD的设备清单，从而进行指导维保和接近临界值磨损的SSD的更换。

步骤260、根据SSD的剩余寿命，确定SSD的更换时间。

具体地，步骤260可以包括：步骤261、确定SSD的更换过程时间；步骤262、将剩余寿命减去更换过程时间，计算得到更换时间。即，更换时间Lc＝剩余寿命L-更换过程时间Tc。

其中，更换过程时间是指更换SSD需要的时间。在本实施例中，同一批次的多个SSD的磨损情况可能相似，一旦多个SSD同时进入更换流程，为了保障数据副本安全以及系统性能稳定，不能对SSD进行大规模的并行更换，则需要预估SSD的更换时间，以对SSD进行分批更换，并且在SSD达到健康值阈值之前完成全部SSD的更换。因此，需要引入更换过程时间Tc，以避免更换时间过晚，造成部分集群SSD盘来不及更换，带来潜在数据丢失风险。

本发明实施例通过定期采集SSD的历史使用数据，根据历史使用数据计算出SSD的平均磨损率，同时考虑到磨损率的变化趋势，根据历史使用数据计算出SSD的磨损变化率，并把不同厂商不同型号的SSD的健康值阈值纳入预测，能够准确地预测SSD的剩余寿命，从而能够根据SSD的剩余寿命对SSD进行有效的管理。

在一些实施例中，在步骤260之后，该方法还包括：

步骤270、根据SSD的更换时间，触发告警。

在本实施例中，通过触发告警以在SSD到达健康值阈值之前通知运维人员提前进入报修更换流程，既能避免过早更换SSD造成的成本投入和资源浪费，又能大大降低部分场景达到健康值阈值更换可能存在的数据安全隐患。

图4示出了本发明实施例提供的固态硬盘管理装置的结构示意图。该装置可以应用于如图1所示的应用场景。如图4所示，该装置包括：采集模块310、参数确定模块320和预测模块330。

其中，采集模块310用于获取固态硬盘的历史使用数据，所述历史使用数据包括当前健康值和历史健康值；参数确定模块320用于根据所述当前健康值和所述历史健康值，计算所述固态硬盘的平均磨损率，根据所述当前健康值和所述历史健康值，计算所述固态硬盘的磨损变化率，以及，确定所述固态硬盘的健康值阈值；预测模块330用于根据所述当前健康值、所述平均磨损率、所述磨损变化率以及所述健康值阈值，计算所述固态硬盘的剩余寿命，以及根据所述固态硬盘的剩余寿命，确定所述固态硬盘的更换时间。

在一种可选的方式中，参数确定模块320具体用于：根据以下公式计算所述平均磨损率：

Ma＝(k₀-k_n)/n

其中，Ma为所述平均磨损率，k₀为所述当前健康值，k_n为所述当前健康值的n个预设周期之前的历史健康值。

在一种可选的方式中，参数确定模块320具体用于：根据以下公式计算所述磨损变化率：

其中，v为所述磨损变化率，m为测算周期数，当i＝0时，k_i为所述当前健康值，k_i+1、k_i+2为所述历史健康值；当i∈[1，m]时，k_i、k_i+1、k_i+2均为所述历史健康值。

在一种可选的方式中，参数确定模块320具体用于：确定所述固态硬盘的生产信息；根据预设生产信息与健康值阈值的对应关系，确定与所述生产信息对应的所述健康值阈值。

在一种可选的方式中，预测模块330具体用于：根据以下公式计算所述固态硬盘的剩余寿命：

其中，K_t为所述健康值阈值，k₀为所述当前健康值，Ma为所述平均磨损率，v为所述磨损变化率，j∈[0，L]且为正整数，L为所述剩余寿命。

在一种可选的方式中，预测模块330具体用于：确定所述固态硬盘的更换过程时间；将所述剩余寿命减去所述更换过程时间，计算得到所述更换时间。

在一种可选的方式中，该装置还包括：告警模块。告警模块用于根据所述更换时间，触发告警。

需要说明的是，本发明实施例提供固态硬盘管理装置是能够执行上述固态硬盘管理方法的装置，则上述固态硬盘管理方法的所有实施例均适用于该装置，且均能达到相同或相似的有益效果。

本发明实施例通过定期采集SSD的历史使用数据，根据历史使用数据计算出SSD的平均磨损率，同时考虑到磨损率的变化趋势，根据历史使用数据计算出SSD的磨损变化率，并把不同厂商不同型号的SSD的健康值阈值纳入预测，能够准确地预测SSD的剩余寿命，从而能够根据SSD的剩余寿命对SSD进行有效的管理。

图5示出了本发明实施例提供的计算设备的结构示意图。本发明具体实施例并不对计算设备的具体实现做限定。

如图5所示，该计算设备可以包括：处理器(processor)402、通信接口(Communications Interface)404、存储器(memory)406、以及通信总线408。

其中：处理器402、通信接口404、以及存储器406通过通信总线408完成相互间的通信。通信接口404，用于与其它设备比如网元或其它服务器等的网元通信。处理器402，用于执行程序410，具体可以执行上述用于固态硬盘管理方法实施例中的相关步骤。

具体地，程序410可以包括程序代码，该程序代码包括计算机可执行指令。

处理器402可能是中央处理器CPU，或者是特定集成电路ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。计算设备包括的一个或多个处理器，可以是同一类型的处理器，如一个或多个CPU；也可以是不同类型的处理器，如一个或多个CPU以及一个或多个ASIC。

存储器406，用于存放程序410。存储器406可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。

程序410具体可以被处理器402调用使计算设备执行上述实施例中的固态硬盘管理方法中的操作。

本发明实施例通过定期采集SSD的历史使用数据，根据历史使用数据计算出SSD的平均磨损率，同时考虑到磨损率的变化趋势，根据历史使用数据计算出SSD的磨损变化率，并把不同厂商不同型号的SSD的健康值阈值纳入预测，能够准确地预测SSD的剩余寿命，从而能够根据SSD的剩余寿命对SSD进行有效的管理。

本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有至少一可执行指令，该可执行指令在计算设备上运行时，使得计算设备执行上述任意方法实施例中的固态硬盘管理方法。可执行指令具体可以用于使得计算设备执行上述实施例中的固态硬盘管理方法中的操作。

本发明实施例通过定期采集SSD的历史使用数据，根据历史使用数据计算出SSD的平均磨损率，同时考虑到磨损率的变化趋势，根据历史使用数据计算出SSD的磨损变化率，并把不同厂商不同型号的SSD的健康值阈值纳入预测，能够准确地预测SSD的剩余寿命，从而能够根据SSD的剩余寿命对SSD进行有效的管理。

本发明实施例提供一种固态硬盘管理装置，用于执行上述固态硬盘管理方法。

本发明实施例提供了一种计算机程序，所述计算机程序可被处理器调用使计算设备执行上述任意方法实施例中的固态硬盘管理方法。

本发明实施例提供了一种计算机程序产品，计算机程序产品包括存储在计算机可读存储介质上的计算机程序，计算机程序包括程序指令，当程序指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行上述任意方法实施例中的固态硬盘管理方法。

在此提供的算法或显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本发明实施例也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明实施例的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。上述实施例中的步骤，除有特殊说明外，不应理解为对执行顺序的限定。