具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序，应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例一：

图2是本申请基于block管理的异常掉电恢复方法中的写数据过程的流程图；图3是异常掉电恢复过程的流程图；图4是垃圾回收过程的流程图；图5是SSD中以block为粒度的block列表示意图。

参阅图2～图5，本申请公开的一种基于block管理的异常掉电恢复方法，包括以下阶段：

(一)写数据过程

步骤A1，从空闲的block列表中选择一批block作为预写block，block的数量一般能够满足未来几秒内的全速写的数据量要求。

步骤A2，将这些预写block的信息连同FTL的增量变化表一起写入SSD，完成后清空增量变化表。这个步骤为增量备份过程。增量备份过程将这个时间点之前的变化和未来的可能变化都进行了相应的记录。其中，预写block的信息为block的寻址信息，包括block所在的通道号、NAND芯片在该通道的序号和block在该NAND芯片的序号。

步骤A3，开始写入数据，新数据都将写入这些预写block中，同时将FTL的更新项同步记录到增量变化表，直到这些block被用完。增量变化表中包含序列号，标识其时序。其中，FTL的更新项，每一项内容为一对物理地址和LBA的映射关系。

步骤A4，重复步骤A1～A3的过程，如果几次增量变化表的记录数据总量达到了整个FTL的数据量，则在步骤A2时进行一次完整的FTL备份替换增量备份过程。新的FTL记录中会记录增量变化表的最新序列号。

步骤A5，设备正常关机或者卸载驱动时，更新FTL到SSD中，标明本次写入的为关机备份。

发生异常断电时，可能在A1，A2，A3，A4中的任何时刻。

(二)异常掉电恢复过程

步骤B1，上电后，读取最新的FTL，如果FTL中有关机保存备份标记，则完成FTL加载过程。

步骤B2，如果FTL中没有关机备份标记，则读取增量变化表，根据序列号查找其中有效的部分。

步骤B3，读取有效的增量变化表，将记录更新到FTL中。

步骤B4，读取最后一份有效的增量变化表中预写block的信息，并遍历每一个预写block，查找其中的有效数据。

步骤B5，遍历完block信息后，更新FTL，并将最新的FTL更新到SSD中，完成异常掉电恢复过程。

(三)垃圾回收过程

步骤C1，预留的空block不足时，会从SSD的所有block列表中选择有效数据占比最低的block，例如图5中，Block(0,4)，(1,3)，(2,2)……等是没有有效数据的block，Block(0,1)，(1,2)……等次之，Block(0,3),(1,0)……等则是全是有效数据的block。在这里会选取Block(0,4)，(1,3)，(2,2)……等block，如果还需要更多的block，则继续选择Block(0,1)，(1,2)……等block。其中，Block(x，y)的编码规则为：x对应NAND的编号，y对应NAND内block序号。

步骤C2，将选取的block中的有效数据进行迁移，并擦除该block。

步骤C3，擦除后的block加入到空闲的block列表中。

实施例二：

相应于上面的方法实施例，本申请实施例还提供了一种基于block管理的异常掉电恢复系统，参阅图6，所述系统包括写数据单元100、异常掉电恢复单元200和垃圾回收单元300。

其中，所述写数据单元100包括：

预写block分配模块101，用于在SSD空闲的block列表中选择预设数量的block作为预写block；

增量备份模块102，用于将预写block的信息，以及FTL的增量变化表一起写入SSD，完成后清空增量变化表；

新数据写入模块103，用于将新数据写入预写block中，同时将FTL的更新项同步记录到增量变化表中，直到预写block被用完，所述增量变化表中还包括用于标识时序的序列号；

第一判断模块104，用于判断增量变化表的记录数据总量是否达到了整个FTL的数据量；

替换模块105，用于当增量变化表的记录数据总量达到了整个FTL的数据量时，进行一次完整的FTL备份替换增量备份过程，新的FTL记录中会记录增量变化表的最新序列号；

关机备份标记模块106，用于当设备正常关机或者卸载驱动时，更新FTL到SSD中，并标明本次写入数据为关机备份。

其中，所述异常掉电恢复单元200包括：

最新FTL读取模块201，用于在SSD发生异常掉电时，当再次上电后，读取最新的FTL；

第二判断模块202，用于判断读取的FTL中是否有关机备份标记；

增量变化表读取模块203，用于当FTL中没有关机备份标记时，读取增量变化表，根据序列号查找其中有效的部分；

有效增量变化表读取模块204，用于读取有效的增量变化表，并将记录更新到FTL中；

有效数据获取模块205，用于读取最后一份有效的增量变化表中预写block的信息，并遍历每一个预写block，查找其中的有效数据；

FTL更新模块206，用于在遍历完预写block的信息后，更新FTL，并将最新的FTL更新至SSD中。

其中，所述垃圾回收单元300包括：

失效目标块选择模块301，用于选择待回收的block，其中，所述待回收的block是从SSD的所有block列表中选择有效数据占比最低的block，如果还需要更多的block，则继续选择有效数据占比次低的block，直至满足对block的数量需求；

迁移模块302，用于将选取的待回收的block中的有效数据迁移到其他空闲的block中，所述的其他空闲的block是指SSD内除所述待回收的block之外的空闲的block；

擦除模块303，用于擦除待回收的block，并将擦除后的block加入到空闲的block列表中。

实施例三：

相应于上面的方法实施例，本申请实施例还提供了一种基于block管理的异常掉电恢复设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行计算机程序以实现上述实施例1中的基于block管理的异常掉电恢复方法的步骤。

实施例四：

另一方面，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实施例1中的基于block管理的异常掉电恢复方法的步骤。这里所说的计算机可读存储介质包括随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质。

综上所述，本申请的技术方案具有以下特点：

(1)写之前需要先记录未来数据将会写到什么位置，这样能够有效限制数据的查找范围。预写block的分配频率和数量与SSD的写入速度相关，由于SSD的速率不会随着容量大幅变化，不同容量的SSD的预写block数量基本都一致，不会造成读取数据量的大幅变化，SSD的恢复时间不会随容量增加。

(2)使用block粒度的FTL管理，使SSD的写放大达到最小。由于垃圾回收时，每次都是选择所有block中有效数据最低的block，能最大限度降低搬移的数据量，降低写放大系数。

(3)增量变化表记录了实际的FTL变化情况，不需要通过重读原始数据来进行恢复，提高了未记录FTL表项的更新速度。增量变化表每一项对应一个4k页的映射，一般8个字节代表一项，如果没有这个表，则需要读取原始数据中的管理信息进行恢复。例如16k大小的增量变化表可以记录2k个映射项，只需要一次读操作就能完成，如果要读取原始数据中的管理信息，则需要读取2k次，两者的时间花费相差巨大。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。