存储设备健康诊断制造技术

存储设备健康诊断。一种存储设备，包括在逻辑上划分成多个块的多个存储器设备和控制器。在一些示例中，控制器可以被配置为确定多个块中的每个相应块的相应充满百分比；确定多个相应充满百分比的最小充满百分比；以及响应于确定最小充满百分比超过预定阈值，执行与存储设备的健康相关的操作。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及存储设备，诸如固态驱动器。
技术介绍
固态驱动器(SSD)可用于计算机应用中，其中相对低的时延和高容量的存储是期望的。例如，SSD可表现出比硬盘驱动器(HDD)更低的时延，特别是用于随机读写。相比于HDD，这可允许随机读取和随机写入到SSD的更大吞吐量。此外，SSD可以利用多个并行数据通道以读取和写入到存储器设备，这可导致高的顺序读取和写入速度。SSD可利用非易失性存储器设备，诸如闪速存储器设备，所述设备持续存储数据，而无需持续性或周期性供电。通过将电压施加到所述存储器单元，闪速存储器设备被写入和被擦除。用于擦除闪速存储器设备的电压可以是相对高的，并且可引起闪速存储器单元在许多擦除操作上的物理变化。为此，闪速存储器单元可以在许多擦除操作后被损耗，降低他们存储电荷的能力，并且减少或消除将新数据写入到闪速存储器单元的能力。
技术实现思路
在一些示例中，本公开描述了一种存储设备，其包括在逻辑上划分成多个块的多个存储器设备和控制器。在一些示例中，控制器可以被配置为确定多个块中的每个相应块的相应充满百分比(fullnesspercentage)；确定多个相应充满百分比的最小充满百分比；以及响应于确定所述最小的充满百分比超过预定阈值，执行与所述存储设备的健康相关的操作。在一些示例中，本公开描述了一种方法，包括：由存储设备的控制器确定所述存储设备的多个块的每个相应块的相应充满百分比；由所述控制器确定多个相应充满百分比的最小充满百分比；以及响应于确定所述最小的充满百分比超过预定阈值，由所述控制器执行与存储设备的健康相关的操作。在一些示例中，本公开描述了一种包括指令的计算机可读存储介质，所述指令当被执行时，配置存储设备的一个或多个处理器，以确定所述存储设备的多个块的每个相应块的相应充满百分比；确定多个相应充满百分比的最小充满百分比；并且，响应于确定所述最小充满百分比超过预定阈值，执行与所述存储设备的健康相关的操作。在一些示例中，本公开描述了一种系统，包括用于确定所述存储设备的多个块的每个相应块的相应充满百分比的装置。该系统还包括用于确定多个相应充满百分比的最小充满百分比的装置。根据这些示例，该系统还可以包括用于响应于确定所述最小充满百分比超过预定阈值，执行与所述存储设备的健康相关的操作的装置。一个或多个示例的细节陈述于附图及以下说明中。其他特征、目的和优点从描述和附图以及从权利要求书中将是明显的。附图说明图1是示出包括连接到主机设备的存储设备的示例系统的概念性和示意性框图。图2是示出包括多个块的示例存储器设备12AA的概念性框图，每个块包括多个页面。图3是示出示例控制器的概念性和示意性框图。图4是示出在存储设备的稳定运行期间根据充满百分比的块的分布的示例曲线图。图5是对于示例存储设备，作为过度配置比率p的比率的写入放大因子的曲线图。图6是对于示例存储设备，最差的垃圾收集开始对过度配置比率的曲线图。图7是示出用于根据最小充满百分比值估计存储设备的健康的示例技术的流程图。图8是对于示例存储设备，平均垃圾收集开始对过度配置比率的曲线图。具体实施方式本公开描述用于跟踪诸如固态驱动器(SSD)的存储设备的健康的技术。在一些示例中，该技术可以利用由存储设备的控制器跟踪的一个或多个参数，作为存储设备的垃圾收集操作的一部分。存储设备可以包括存储器(memory)设备，每个存储器设备包括多个块，每个块包括存储数据的存储器单元。当执行垃圾收集时，存储设备的控制器可确定存储设备的每个块的充满百分比。充满百分比是指在块中存储的有效数据相比于块的总容量的比率。控制器然后可确定整个块的最小充满百分比。该控制器可比较该最小充满百分比与预定阈值。如果最小充满百分比大于阈值，这可指示存储设备的健康正在劣化。存储设备的健康可涉及在存储设备中的多个空闲块。如果空闲块的数量变低，控制器可能无法执行充分的损耗均衡和垃圾收集，以维持存储设备的性能。如果空闲块的数量太低，控制器不能恢复丢失的性能，或新的数据可不能被写入到存储设备。因此，在健康劣化到不可恢复之前，确定何时存储设备的健康正在劣化，对于存储设备的连续操作是重要的。在一些示例中，对于每个垃圾收集操作，控制器可以确定最小充满百分比。控制器然后可确定预定数量的最近最小充满百分比的平均最小充满百分比。通过平均化多个最近垃圾收集操作的每个的最小充满百分比，控制器可以在许多最近的垃圾收集操作上平滑最小充满百分比的值。该控制器然后可比较该平均最小充满比和阈值。响应于确定所述平均最小充满百分比大于阈值，控制器可以执行一个或多个预定操作。例如，控制器可以修改操作参数或向存储设备的主机设备输出存储设备健康的指示。以这种方式，存储设备的控制器可以在多个操作上在运行时使用单个值或单个值的平均监测存储设备的健康。该单个值或单个值的平均然后可与阈值比较，以进行存储设备健康的确定。因此，存储设备健康监测可以是相对轻量和低开销的。此外，本文描述的技术利用在垃圾收集期间跟踪的参数。比较而言，用于估计存储设备健康的一些技术都通过主机设备实施，并且需要主机设备基于原始存储设备的统计信息(诸如，主机设备指令存储设备写入的数据量和存储设备实际写入的数据量，包括在写入、垃圾收集、损耗均衡等期间写入的数据)计算写入放大因子。然后，主机设备基于计算的写入放大因子估计存储设备健康。收集原始存储设备统计信息和计算写入放大因子可在确定存储设备健康中引入延迟，如果存储设备的健康已经劣化，这可延迟干预。在一些示例中，该延迟可以如此严重，以致存储设备进入到存储设备无法恢复的状态。相对于这些技术，本文所描述的技术可不要求基于实际的写入统计信息确定写入放大因子和/或可以由存储设备控制器(而不是主机设备)来实现。因此，本文描述的技术可以允许早期检测或预测存储设备健康的劣化，并且可以减少或消除存储设备将进入存储设备无法恢复的状态的可能性。图1是示出包括连接到主机设备15的存储设备2的示例系统的概念性和示意性框图。主机设备15可利用在存储设备2中包括的非易失性存储器设备来存储和检索数据。主机设备15可以包括任何计算设备，例如包括：计算机服务器、网络附加存储(NAS)单元、台式计算机、笔记本(例如，膝上型)计算机、平板计算机、机顶盒、诸如“智能”...

【技术保护点】
一种存储设备，包括：多个存储器设备，所述存储器设备在逻辑上被划分成多个块；以及控制器，被配置为：确定所述多个块中的每个相应块的相应充满百分比；确定多个相应充满百分比的最小充满百分比；以及响应于确定所述最小充满百分比超过预定阈值，执行与所述存储设备的健康相关的操作。

【技术特征摘要】
2014.09.26 US 14/498,3311.一种存储设备，包括：
多个存储器设备，所述存储器设备在逻辑上被划分成多个块；以
及
控制器，被配置为：
确定所述多个块中的每个相应块的相应充满百分比；
确定多个相应充满百分比的最小充满百分比；以及
响应于确定所述最小充满百分比超过预定阈值，执行与所述存储
设备的健康相关的操作。
2.根据权利要求1所述的存储设备，其中，所述控制器被配置为
通过至少修改所述控制器的操作参数而执行与所述存储设备的健康相
关的操作。
3.根据权利要求2所述的存储设备，其中，所述控制器被配置为
通过至少把所述存储设备设置为只读状态而修改所述控制器的操作参
数。
4.根据权利要求1所述的存储设备，其中，所述控制器被配置为
通过至少向主机设备输出使得所述主机设备修改至少一个操作参数的
指示而执行和所述存储设备的健康相关的操作。
5.根据权利要求1所述的存储设备，其中，所述控制器被配置为
对于多个垃圾收集操作的每一个相应的垃圾收集操作：
确定所述存储设备的多个块的每个块的相应充满百分比；
对于和相应垃圾收集操作相关的多个相应充满百分比，确定相应
的最小充满百分比；
基于所述相应的最小充满百分比，确定平均最小充满百分比；以
及
比较所述平均最小充满百分比和所述预定阈值。
6.根据权利要求1所述的存储设备，其中，所述控制器进一步被
配置为：
基于所述最小充满百分比和多个先前执行的垃圾收集操作的每个
的相应最小充满百分比，确定平均最小充满百分比，以及
响应于确定所述平均最小充满百分比超过所述预定阈值，执行与
所述存储设备的健康相关的操作。
7.根据权利要求1所述的存储设备，其中，所述阈值等于(W-1)/W，
其中W＝(1+p)/2*p，其中p＝(T-D)/D，以及其中T是所述存储设备的块
的总数，并且D是对所述存储设备的主机设备可访问的用于将数据写
入所述存储设备的块的数目。
8.根据权利要求1所述的存储设备，其中，所述存储设备包括固
态驱动器(SSD)。
9.一种方法，包括：
由存储设备的控制器确定所述存储设备的多个块的每个块的相应
充满百分比；
由所述控制器确定多个相应充满百分比的最小充满百分比；以及
响应于确定所述最小充满百分比超过预定阈值，由所述控制器执
行与所述存储设备的健康相关的操作。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，执行与所述存储设备的
健康相关的操作包括：修改所述控制器的操作参数。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，修改所述控制器的操作
参数包括：将所述存储设备设置为只读状态。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，执行与所述存储设备的
健康相关的操作包括：向主机设备输出使得所述主机设备修改至少一
个操作参数的指示。
13.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：对于多个垃圾收
集操作的每个相应的垃圾收集操作：
由所述控制器确定所述存储设备的多个块的每个块...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海宁，
申请(专利权)人：HGST荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL