一種數據刪除方法及裝置的製作方法
2023-04-25 11:48:36
專利名稱：一種數據刪除方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及固態盤數據刪除領域，尤其涉及一種數據刪除方法及裝置。
背景技術：
SSD(Solid State Disk,固態硬碟)的存儲介質分為兩種，一種是採用快閃記憶體(FLASH 晶片)作為存儲介質，另外一種是採用DRAM作為存儲介質。採用DRAM作為存儲介質的固態硬碟需要獨立電源來保護數據安全，目前應用範圍較窄。基於快閃記憶體的固態硬碟採用FLASH 快閃記憶體晶片作為存儲介質。快閃記憶體的一個基本問題是在數據寫入前必須對相應存儲單元進行擦除操作，並且擦除單元是塊，大於上層邏輯讀寫的基本單位，也大於SSD內部數據傳輸的單位頁。這種特性導致快閃記憶體的整體性能嚴重下降。另一個影響性能的特性是SSD中存儲單元的刪除次數是有限。為了在片內合理放置數據，實現負載均衡、減少損耗失衡，提高存儲部件的並行性，SSD通過FTL (Flash Translation Layer，flash轉換層)來提高整體性能。FTL的基本功能就是維護LBA(Logical Block Addressing，邏輯塊地址)到物理地址的映射表。如果一個LBA需要更新(向該LBA寫入新的數據)，那麼FTL可能將更新數據寫到一個沒有寫過的物理地址，同時更新映射表記錄邏輯塊地址對應的新物理地址，此時，LBA映射的舊的物理地址即垃圾塊中卻保存了該LBA之前映射的數據的副本，等待後臺的垃圾回收程序回收，回收後數據才會被真正刪除且不能被恢復。現有的刪除技術進行SSD的數據刪除方法主要是採用ATA(Advanced Technology Attachment，高級技術連接)命令集中的安全刪除命令SECURITY ERASE UNIT擦除所有用戶能夠訪問的數據區域。硬碟驅動通過執行ATA命令中的安全刪除命令SE⑶RITY ERASE UNIT對數據區域寫0或寫1，擦除所有用戶能夠訪問的數據區域。通過ATA命令刪除整個硬碟數據，可以將SSD上的數據刪除乾淨。但是SSD也可能為了減少格式化時間，不會刪除所有塊中的數據，只釋放LBA到物理地址的映射表，需要刪除的數據仍然可能存儲在垃圾塊中，等待在1/0空閒的時候或者一些刪除條件滿足時，再調用後臺的垃圾回收程序進行刪除，在此之前數據就可能並未真正刪除。現有刪除方法還包括通過軟體方式使用一般的1/0命令，可根據需要擦除指定物理地址的數據，具體通過複寫硬碟上指定的LBA，如果是整個硬碟數據刪除，則複寫整個硬碟的LBA。數據覆蓋一般採用指定和隨機的數據覆蓋原有的數據，並且可能反覆進行多次覆蓋。最後將數據讀回，確認數據是否覆蓋成功。這使得在進行整個硬碟數據刪除時，需要多次反覆進行數據的寫覆蓋，SSD中的FTL也可能只是留下了越來越多的指定和隨機的數據的數據副本，而需要刪除的文件的數據仍然可能會以數據副本的形式存儲在垃圾塊中，等待在1/0空閒的時候，由後臺的垃圾回收程序回收，在此之前數據就可能並未真正刪除。也就是說，現有技術在刪除任何文件時，均無法保證立即刪除掉可能存在的該文件的數據副本，由於數據副本的存在使得這些文件容易被恢復，數據安全得不到保證。
發明內容
本發明實施例用於解決現有技術存在的在刪除數據時，不能立即回收該文件可能存在的數據副本的問題。為了解決上述技術問題，本發明實施例提供了一種數據刪除方法，包括文件系統在檢測到目標文件的刪除請求時，查看所述目標文件的安全屬性，其中， 文件的安全屬性包括密級屬性和普通屬性；若所述目標文件的安全屬性為密級屬性，則先對所述目標文件執行寫覆蓋操作， 然後執行刪除操作刪除所述目標文件；其中，寫覆蓋操作包括向固態硬碟SSD發送寫命令，所述寫命令為擴展後的加入了立即擦除標誌的特設寫命令，以使所述固態硬碟SSD根據所述特設寫命令調用後臺的垃圾回收程序立即刪除所述目標文件的邏輯塊地址對應的垃圾塊上的數據。相應地，本發明實施例還提供了一種數據刪除裝置，包括屬性確定模塊，用於文件系統在檢測到目標文件的刪除請求時，查看所述目標文件的安全屬性，其中，文件的安全屬性包括密級屬性和普通屬性；刪除模塊，用於在所述屬性確定模塊確定所述目標文件為密級屬性文件時，對所述目標文件執行寫覆蓋操作，然後執行刪除操作刪除所述目標文件；其中，寫覆蓋操作包括向固態硬碟SSD發送寫命令，所述寫命令為擴展後的加入了立即擦除標誌的特設寫命令，以使所述固態硬碟SSD根據所述特設寫命令調用後臺的垃圾回收程序立即刪除所述目標文件的邏輯塊地址對應的垃圾塊上的數據。實施本發明實施例，具有以下有益效果可根據用戶對目標文件的安全需求，在刪除所述目標文件時，根據擴展的特設寫命令對所述目標文件進行寫覆蓋操作，調用後臺的垃圾回收程序立即刪除固態硬碟SSD中可能存在的保存有所述目標文件的數據副本的垃圾塊，實現所述目標文件的徹底刪除，避免目標文件的數據被非法恢復，保證所述目標文件的數據安全；另外，在存儲、更新時，均根據擴展的特設寫命令對目標文件進行存儲操作，進一步的保證所述目標文件的數據安全。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發明的數據刪除方法的第一實施例流程示意圖；圖2是本發明的數據刪除方法的第二實施例流程示意圖；圖3是本發明的數據刪除方法的第三實施例流程示意圖；圖4是本發明的數據刪除方法的第四實施例流程示意圖；圖5是本發明的數據刪除裝置的第一實施例結構組成示意圖；圖6是本發明的數據刪除裝置的第二實施例結構組成示意圖。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。對於用戶設置為密級屬性的文件，本發明實施例主要通過擴展了的寫命令，在所述文件的存儲和刪除過程中，均使得固態硬碟SSD立即調用後臺的垃圾回收程序，找到該文件關聯的存儲數據的垃圾塊並擦除該垃圾塊上的數據。請參見圖1，是本發明的數據刪除方法的第一實施例流程示意圖，該刪除方法包括SlOl 文件系統在檢測到對固態硬碟SSD上的目標文件進行刪除的刪除請求時， 查看所述目標文件的安全屬性，其中，文件的安全屬性包括密級屬性和普通屬性。在需要刪除某一文件時，需要先查看該目標文件的安全屬性，若為密級屬性，則表明用戶注重該目標文件的數據安全，需徹底刪除該目標文件的數據，則執行S102 ；若為其他屬性文件，如普通屬性或者並未標誌為密級屬性的文件，則按照現有的刪除方式刪除即可。具體的，在所述SlOl前，將目標文件設置為安全屬性為密級屬性的文件並存儲到固態硬碟SSD中可包括以下三種方式將所述目標文件的安全屬性設置為密級屬性；將所述目標文件存儲到固態硬碟 SSD中；在檢測到對所述目標文件的寫操作時，根據所述特設寫命令將數據寫入即存儲到固態硬碟SSD中。首先設置安全屬性為密級屬性的邏輯盤，所述密級屬性的邏輯盤所對應的寫命令為所述特設寫命令；再將所述目標文件存儲到所述安全屬性為密級屬性的邏輯盤中以使所述目標文件的安全屬性為密級屬性；在檢測到對所述目標文件的寫操作時，根據所述特設寫命令將數據寫入即存儲到固態硬碟SSD中。若所述目標文件為普通文件，將所述目標文件的安全屬性更改為密級屬性；並在更改為密級屬性後，還需要將該目標文件作為普通文件時可能存在的一個或者多個保存該文件數據副本的垃圾塊立即擦除，以保證該目標文件的數據安全，需執行發送控制命令給所述固態硬碟SSD，使所述固態硬碟SSD調用後臺的垃圾回收程序立即擦除滿足預置的立即擦除條件的垃圾塊；在檢測到對所述目標文件的寫操作時，根據所述特設寫命令將數據寫入即存儲到固態硬碟SSD中；其中，所述固態硬碟SSD調用後臺的垃圾回收程序立即擦除滿足預置的立即擦除條件的垃圾塊包括根據所述目標文件當前的邏輯塊地址，遍歷所有垃圾塊所對應的反向映射表，確定出滿足預置的立即擦除條件的垃圾塊，調用後臺的垃圾回收程序立即擦除確定出滿足預置的立即擦除條件的垃圾塊。採用上述的任一種方式均能夠將目標文件的安全屬性設置為密級屬性，以便於後續在刪除該目標文件時，能夠立即刪除可能存在的該目標文件所對應的數據副本，徹底刪除所有數據。S102:若所述目標文件的安全屬性為密級屬性，則對所述目標文件執行寫覆蓋操作，然後執行刪除操作刪除所述目標文件；其中，寫覆蓋操作包括向固態硬碟SSD發送寫命令，所述寫命令為擴展後的加入了立即擦除標誌的特設寫命令，以使所述固態硬碟SSD根據所述特設寫命令調用後臺的垃圾回收程序立即刪除所述目標文件的邏輯塊地址對應的垃圾塊上的數據。具體的，在需要刪除的目標文件為密級屬性的文件時，文件系統可先對該目標文件執行寫覆蓋操作，即通過對所述目標文件的邏輯塊地址寫無效數據，例如全寫「0」或全寫 「1」，將該目標文件的數據覆蓋。在所述目標文件的邏輯塊地址上寫這些無效數據，SSD存儲這些無效的寫覆蓋數據到數據塊時，可能並未在該邏輯塊地址所對應的物理地址的數據塊中存儲這些寫覆蓋數據去覆蓋所述目標文件的數據，而是分配了新的數據塊給這些寫覆蓋數據，並把新的數據塊的物理地址與所述目標文件的邏輯塊地址關聯對應，之前存儲所述目標文件數據的數據塊則成為垃圾塊，進入到垃圾回收隊列中等待後臺的垃圾回收程序回收，該垃圾塊上保留存儲的數據即為所述目標文件的數據副本。其中，所述的數據塊是指在SSD的物理存儲器中存儲目標文件的一塊存儲區，用唯一的物理地址來表示每一個數據塊的地址，邏輯塊是指與數據塊對應的一塊虛擬的存儲區，用邏輯塊地址來表示每一個虛擬的存儲區的虛擬地址，一般用「映射」來表示這種對應關係，可以稱「將邏輯塊映射到數據塊」，或者也可以反過來稱「將數據塊映射到邏輯塊」。由於這種對應關係，在需要對數據塊進行各種操作時，可以對邏輯塊地址進行各種操作，從而實現對邏輯塊對應的數據塊的操作。這種「映射」技術為本領域技術人員所公知的技術，在此不再詳細描述。所述S102在對所述目標文件執行寫覆蓋操作中，通過硬碟驅動向SSD發送的寫命令為特設寫命令，所述特設寫命令為擴展後的加入了立即擦除標誌的寫命令，並且在向SSD 發送該特設寫命令時將該立即擦除標誌置位，使得SSD根據所述特設寫命令存儲無效數據後，調用後臺的垃圾回收程序根據所述目標文件的邏輯塊地址立即查找保存所述目標文件的數據副本的垃圾塊並擦除該垃圾塊上的數據，以徹底刪除該目標文件的數據，保證該目標文件的數據安全。其中，所述固態硬碟SSD根據所述特設寫命令調用後臺的垃圾回收程序立即查找保存所述目標文件的數據副本的垃圾塊並擦除該垃圾塊上的數據之前，包括所述固態硬碟SSD解析所述目標文件所對應的寫命令；若所述寫命令中包括立即擦除標誌且被置位， 則執行所述固態硬碟SSD根據所述特設寫命令調用後臺的垃圾回收程序立即查找保存著所述目標文件的數據副本的垃圾塊並擦除該垃圾塊上的數據。文件系統可以執行多次寫覆蓋，文件系統在執行了寫覆蓋操作後，還需要執行刪除所述目標文件的操作，從而完成文件的安全刪除，另外，該刪除操作為文件系統層面的操作，可通過現有技術實現，在此不再詳細描述。所述S102在執行了對目標文件的寫覆蓋操作和目標文件的刪除操作後，所述目標文件即被徹底刪除。所述特設寫命令包括使用高級技術連接ATA命令集的寫命令中的廢棄位或者保留位，擴展立即擦除標誌即擴展Immediate Scrubbing標誌的寫命令；或使用 SCSI (Small Computer System hterface，小型計算機系統接口)命令集的寫命令中的廢棄位或者保留位，擴展立即刪除標誌即擴展Immediate Scrubbing標誌的寫命令；或使用 NVMHCI (Non-Volatile Memory Host Controller hterface，非易失性存儲主機控制器接口)命令集的寫命令中的保留位，擴展立即刪除標誌即擴展Immediate Scrubbing標誌的寫命令。在ATA寫命令中，包括Obsolete廢棄位或者reserved保留位，如表1所示，為 ATA的寫命令即WRITE SECTOR(S)命令。可以使用1比特的廢棄位(Device中的7:5)或者保留位(Device中的3 0)，擴展ATA寫命令的意義，加入立即擦除標誌即加入Immediate Scrubbing 標誌。表 1
權利要求
1.一種數據刪除方法，其特徵在於，包括文件系統在檢測到對固態硬碟SSD上的目標文件進行刪除的刪除請求時，查看所述目標文件的安全屬性，其中，文件的安全屬性包括密級屬性；若所述目標文件的安全屬性為密級屬性，則對所述目標文件執行寫覆蓋操作，然後執行刪除操作刪除所述目標文件；其中，寫覆蓋操作包括向固態硬碟SSD發送寫命令，所述寫命令為擴展後的加入了立即擦除標誌的特設寫命令，以使所述固態硬碟SSD根據所述特設寫命令調用後臺的垃圾回收程序立即刪除所述目標文件的邏輯塊地址對應的垃圾塊上的數據。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，在檢測到目標文件的刪除請求時，查看所述目標文件的安全屬性的步驟之前，還包括將所述目標文件的安全屬性設置為密級屬性存儲到固態硬碟SSD中，該步驟包括 將所述目標文件的安全屬性設置為密級屬性； 將所述目標文件存儲到固態硬碟SSD中；在檢測到對所述目標文件的寫操作時，根據所述特設寫命令將數據存儲到固態硬碟 SSD 中。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，在檢測到目標文件的刪除請求時，查看所述目標文件的安全屬性的步驟之前，還包括將所述目標文件的安全屬性設置為密級屬性存儲到固態硬碟SSD中，該步驟包括 設置安全屬性為密級屬性的邏輯盤，所述密級屬性的邏輯盤所對應的寫命令為所述特設寫命令；將所述目標文件存儲到所述安全屬性為密級屬性的邏輯盤中以使所述目標文件的安全屬性為密級屬性；在檢測到對所述目標文件的寫操作時，根據所述特設寫命令將數據存儲到固態硬碟 SSD 中。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，在檢測到目標文件的刪除請求時，查看所述目標文件的安全屬性的步驟之前，還包括將所述目標文件的安全屬性設置為密級屬性存儲到固態硬碟SSD中，該步驟包括 將所述目標文件的安全屬性更改為密級屬性；控制所述固態硬碟SSD查找所述目標文件更改為密級屬性之前存在的垃圾塊，並控制所述固態硬碟SSD調用後臺的垃圾回收程序立即擦除滿足預置的立即擦除條件的垃圾塊； 在檢測到對所述目標文件的寫操作時，根據所述特設寫命令將數據存儲到固態硬碟 SSD 中；其中，所述固態硬碟SSD調用後臺的垃圾回收程序立即擦除滿足預置的立即擦除條件的垃圾塊包括根據所述目標文件當前的邏輯塊地址，遍歷所有垃圾塊所對應的反向映射表，確定出滿足預置的立即擦除條件的垃圾塊，調用後臺的垃圾回收程序立即擦除所述確定出滿足預置的立即擦除條件的垃圾塊上的數據。
5.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述垃圾塊所對應的反向映射表中保存了該垃圾塊作為數據塊時的物理地址到邏輯塊地址的反向映射關係；在各垃圾塊的最後一頁保存本垃圾塊所對應的反向映射表，或者在保留數據區中保存包括所有垃圾塊所對應的反向映射表。
6.如權利要求2-4任一項所述的方法，其特徵在於，所述固態硬碟SSD根據所述特設寫命令調用後臺的垃圾回收程序立即查找保存所述目標文件的數據副本的垃圾塊並刪除該垃圾塊上的數據之前，包括所述固態硬碟SSD解析所述目標文件所對應的寫命令；若所述寫命令中包括立即刪除標誌且被置位，則執行所述固態硬碟SSD根據所述特設寫命令調用後臺的垃圾回收程序立即查找保存所述目標文件的數據副本的垃圾塊並刪除該垃圾塊上的數據。
7.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述特設寫命令具體為使用高級技術連接ATA命令集的寫命令中的廢棄位或者保留位，擴展立即擦除標誌即擴展Immediate Scrubbing標誌的寫命令；或使用小型計算機系統接口 SCSI命令集的寫命令中的廢棄位或者保留位，擴展立即刪除標誌即擴展Immediate Scrubbing標誌的寫命令；或使用非易失性存儲主機控制器接口 NVMHCI命令集的寫命令中的保留位，擴展立即刪除標誌即擴展Immediate Scrubbing標誌的寫命令。
8.一種數據刪除裝置，其特徵在於，包括屬性確定模塊，用於文件系統在檢測到目標文件的刪除請求時，查看所述目標文件的安全屬性，其中，文件的安全屬性包括密級屬性；刪除模塊，用於在所述屬性確定模塊確定所述目標文件為密級屬性文件時，對所述目標文件執行寫覆蓋操作，然後執行刪除操作刪除所述目標文件；其中，所述刪除模塊在執行寫覆蓋操作中，向固態硬碟SSD發送的寫命令為擴展後的加入了立即擦除標誌的特設寫命令，以使所述固態硬碟SSD根據所述特設寫命令調用後臺的垃圾回收程序立即刪除所述目標文件的邏輯塊地址對應的垃圾塊上的數據。
9.如權利要求8所述的裝置，其特徵在於，還包括屬性設置模塊，用於將所述目標文件的安全屬性設置為密級屬性；存儲控制模塊，用於將所述安全屬性為密級屬性的目標文件存儲到固態硬碟SSD中。
10.如權利要求8所述的裝置，其特徵在於，還包括邏輯盤設置模塊，用於設置安全屬性為密級屬性的邏輯盤，所述密級屬性的邏輯盤所對應的寫命令為所述特設寫命令；所述存儲控制模塊，還用於根據所述特設寫命令將所述目標文件存儲到所述安全屬性為密級屬性的邏輯盤中，並置位所述特設寫命令中的立即刪除標誌，使所述目標文件的安全屬性為密級屬性。
11.如權利要求8所述的裝置，其特徵在於，還包括屬性更改設置模塊，用於將所述目標文件的安全屬性更改為密級屬性； 所述存儲控制模塊，還用於控制所述固態硬碟SSD查找所述目標文件更改為密級屬性之前存在的垃圾塊，並控制所述固態硬碟SSD調用後臺的垃圾回收程序立即擦除滿足預置的立即擦除條件的垃圾塊；其中，所述固態硬碟SSD調用後臺的垃圾回收程序立即刪除滿足預置的立即刪除條件的垃圾塊包括根據所述目標文件當前的邏輯塊地址，遍歷所有垃圾塊記錄的反向映射表，確定出滿足預置的立即刪除條件的垃圾塊，調用後臺的垃圾回收程序立即刪除所述確定出滿足預置的立即刪除條件的垃圾塊。
12.如權利要求9-11任一項所述的裝置，其特徵在於，還包括 所述存儲控制模塊，還用於在檢測到對所述目標文件的寫操作時，根據所述特設寫命令將數據存儲到固態硬碟SSD中。
全文摘要
本發明實施例提供一種數據刪除方法及裝置，方法包括文件系統在檢測到對固態硬碟SSD上的目標文件進行刪除的刪除請求時，查看所述目標文件的安全屬性，其中，文件的安全屬性包括密級屬性；若所述目標文件的安全屬性為密級屬性，則對所述目標文件執行寫覆蓋操作，然後執行刪除操作刪除所述目標文件；其中，寫覆蓋操作包括向固態硬碟SSD發送寫命令，所述寫命令為擴展後的加入了立即擦除標誌的特設寫命令，以使所述固態硬碟SSD根據所述特設寫命令調用後臺的垃圾回收程序立即刪除所述目標文件的邏輯塊地址對應的垃圾塊上的數據。採用本發明，可實現目標文件的徹底刪除，避免目標文件的數據被非法恢復，保證目標文件的數據安全。
文檔編號G06F17/30GK102511044SQ201180003473
公開日2012年6月20日 申請日期2011年9月6日 優先權日2011年9月6日
發明者熊強, 蕭曉暉 申請人:華為技術有限公司