基于双层RAID信息的增强型纠错方法及深度纠错方法技术

本发明专利技术公开了一种基于双层RAID信息的增强型纠错方法及深度纠错方法，当闪存颗粒中出现ECC不可纠的错误数据时，增强型纠错方法包括：S1、确定不可纠数据A的地址，设数据A在横向RAID行和纵向RAID行中的位置分别位于X和Y’，1≤X≤N，1≤Y’≤M’，对应的数据分别记为DATAX和DATAY’；S2、分别计算经过横向RAID行恢复和纵向RAID行恢复得到的值DRAID和DRAID’；S3、对数据A进行重读，得到新的数据DATANew，并对DATANew进行异或和位与计算得到数据DATAANew；S4、对得到的一帧新的数据再进行解码。本发明专利技术提高了SSD纠错算法的纠错能力和NAND颗粒的寿命。

【技术实现步骤摘要】
基于双层RAID信息的增强型纠错方法及深度纠错方法
本专利技术涉及数据存储
，具体涉及一种基于双层RAID信息的增强型纠错方法及深度纠错方法。
技术介绍
SSD（SolidStateDrive）固态驱动器，俗称固态硬盘，是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，通常包含三个大的部分，即SSD主控芯片、存储数据的闪存颗粒阵列以及缓存芯片。固态硬盘具有传统机械硬盘不具备的快速读写、质量轻、能耗低以及体积小等特点，使得其中消费级市场，数据中心和企业级市场中都得到了广泛的应用。闪存颗粒的一个特性就是在寿命周期内会出现不同程度的位反转，为了进一步提高SSD磁盘的寿命，存储厂商会在闪存颗粒之上通过ECC（ErrorCorrectionCode，随用户数据生成一起写入磁盘）纠错技术纠正位错误。在数据写入时采用ECC编码写入检验位，当数据由于位反转导致错误，读取数据时可以利用ECC检验位校正数据，并把正确数据返回主机。常用的ECC校正机制有BCH（Bose-Chaudhuri-Hocquenghem）、RS（Reed-Solomon）和LDPC（LowdensityParityCheck），可以实现ECC对应纠错能力的数据错误的检验和恢复，如果错误的bit位数超过ECC的纠错能力（称为Uncorrectablebiterror），ECC是无法检验恢复的。如果主控芯片中采取了RAID（RedundantArrayofInexpensiveDisks）架构，出现了ECC不可纠的情况可以采用RAID机制来恢复。随着闪存颗粒的更新换代，从SLC（单层存储单元）、MLC（双层存储单元）到TLC（三层存储单元）、QLC（四层存储单元），单位bit成本越来越低，寿命越来越短，即误码率会变高，对ECC的纠错能力也会要求更高。闪存厂家会在闪存颗粒中设置错误校验码空间（out-of-band，OOB空间），纠错算法BCH、RS和LDPC的纠错能力会受到OOB大小的限制，越来越难满足TLC和QLC闪存的纠错能力要求。公开号为CN112383314B的中国专利公开了“一种基于RAID信息的LDPC纠错方法”，该方法的原理是基于LDPC纠错算法的特性，绝大部分的数据在不可纠的状态下，经过LDPC的解码输出数据会比输入数据要好（更接近正确数据）；并且，LDPC纠错算法包含每个比特的软信息，再利用RAID的XOR特性，巧妙的定位出可能出错的比特位，使处理后的数据更准确。经过该方法处理后的数据减轻了LDPC的负担，变相的提高LDPC纠错算法的能力。公开号为CN111679934B的中国专利公开了一种“基于RAID信息的纠错方法、计算机可读存储介质及处理器”，该方法的原理是利用NAND的Vt特性分布，通过移动读阈值可以定位出区域2，即出错概率大的比特位；再利用RAID的XOR特性，替换出错概率大的比特位，使数据比特位经过处理后自带了置信度，处理后的数据更准确。本专利技术提出了一种基于双层RAID信息的增强型纠错方法及深度纠错方法，也用到了XOR操作，虽然三个专利中都有XOR操作，但作用点和利用的原理是完全不同的；另外，当遇上一些对于用户来说非常重要的不可纠的数据时，上述两个专利的数据恢复能力方面还存在一定的欠缺。
技术实现思路
本专利技术为了克服以上技术的不足，基于固态存储中有RAID的架构，提供了一种基于双层RAID信息的增强型纠错方法，通过增加一层RAID信息保护即双层RAID的思路，使SSD主控芯片的BCH或RS或LDPC纠错算法的纠错能力增强，通过部分存储空间换寿命，极大的提高纠错能力，进而大幅度提高闪存颗粒的寿命周期。本专利技术还提出了一种深度纠错方法。本专利技术克服其技术问题所采用的技术方案是：一种基于双层RAID信息的增强型纠错方法，当闪存颗粒中出现ECC不可纠的错误数据时，采用的纠错方法包括如下步骤：S1、确定ECC不可纠的数据A的地址，设该数据A在横向RAID行中的位置位于X，其中1≤X≤N，对应的数据记为DATAX，该数据A在纵向RAID行中的位置位于Y’，其中1≤Y’≤M’，对应的数据记为DATAY’，所述DATAX和DATAY’都是数据A，为同一份数据；S2、分别计算出经过横向RAID行恢复和纵向RAID行恢复计算得到的值DRAID和DRAID’，所述DRAID和DRAID’分别是对横向RAID行和纵向RAID行进行异或操作后得到的值；S3、对于不可纠的数据A进行重读，得到新的数据DATANew，并对DATANew进行异或和位与计算得到数据DATAANew。进一步地，步骤S2中，DRAID的数据计算包括如下步骤：根据横向RAID行的绑定规则和数据A的地址，计算出同一横向RAID行中除了数据A以外的其他所有数据的地址，包括该横向RAID行的校验码数据；根据计算得到的地址，读出相应的数据，并将这些数据经过ECC纠错后的输出数据逐一进行异或操作，得到DRAID，所述DRAID的运算式如下：DRAID=DXOR_H^DATA1^DATA2^…^DATA（X-1）^DATA（X+1）^…^DATAN上式中，DXOR_H为横向RAID行的校验码数据，所述DXOR_H=DATA1^DATA2^DATA3^…^DATAN，其中N的数量不受限制，^表示按比特位异或。进一步地，步骤S2中，DRAID’的数据计算包括如下步骤：根据纵向RAID行的绑定规则和数据A的地址，计算出同一纵向RAID行中除了数据A以外的其他所有数据的地址，包括该纵向RAID行的校验码数据；根据计算得到的地址，读出相应的数据，并将这些数据经过ECC纠错后的输出数据逐一进行异或操作，得到DRAID’，所述DRAID’的运算式如下：DRAID’=DXOR_V^DATA1’^DATA2’^…^DATA（Y-1）’^DATA（Y+1）’^…^DATAM’上式中，DXOR_V为纵向RAID行的校验码数据，所述DXOR_V=DATA1’^DATA2’^DATA3’^…^DATAM’，其中M’的数量不受限制，^表示按比特位异或。进一步地，步骤S2中，在分别计算DRAID和DRAID’之前，将经过ECC纠错后的输出数据，无论是否出现ECC不可纠的情况，都逐一进行异或操作。进一步地，步骤S3中，DATAANew的计算公式为：DATAANew=DATANew^((DRAID^DATANew)&(DRAID’^DATANew))。进一步地，步骤S3之后还包括步骤S4，所述步骤S4包括：对经过步骤S3处理得到的一帧新的数据再进行ECC解码。进一步地，经过ECC解码后，判断ECC解码是否成功：若成功，直接返回正确的数据；否则，返回解码失败的信息。本专利技术还提供了一种深度纠错方法，当上述所述的基于双层RAID信息的增强型纠错方法对不可纠的数据A恢复失败时，则执行深度纠错方法，所述深度纠错方法包括如下步骤：（1）查找本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双层RAID信息的增强型纠错方法，其特征在于，当闪存颗粒中出现ECC不可纠的错误数据时，采用的纠错方法包括如下步骤：/nS1、确定ECC不可纠的数据A的地址，设该数据A在横向RAID行中的位置位于X，其中1≤X≤N，对应的数据记为DATAX，该数据A在纵向RAID行中的位置位于Y’，其中1≤Y’≤ M’，对应的数据记为DATAY’，所述DATAX和DATAY’都是数据A，为同一份数据；/nS2、分别计算出经过横向RAID行恢复和纵向RAID行恢复计算得到的值DRAID和DRAID’，所述DRAID和DRAID’分别是对横向RAID行和纵向RAID行进行异或操作后得到的值；/nS3、对于不可纠的数据A进行重读，得到新的数据DATANew，并对DATANew进行异或和位与计算得到数据DATAANew。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于双层RAID信息的增强型纠错方法，其特征在于，当闪存颗粒中出现ECC不可纠的错误数据时，采用的纠错方法包括如下步骤：
S1、确定ECC不可纠的数据A的地址，设该数据A在横向RAID行中的位置位于X，其中1≤X≤N，对应的数据记为DATAX，该数据A在纵向RAID行中的位置位于Y’，其中1≤Y’≤M’，对应的数据记为DATAY’，所述DATAX和DATAY’都是数据A，为同一份数据；
S2、分别计算出经过横向RAID行恢复和纵向RAID行恢复计算得到的值DRAID和DRAID’，所述DRAID和DRAID’分别是对横向RAID行和纵向RAID行进行异或操作后得到的值；
S3、对于不可纠的数据A进行重读，得到新的数据DATANew，并对DATANew进行异或和位与计算得到数据DATAANew。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，DRAID的数据计算包括如下步骤：
根据横向RAID行的绑定规则和数据A的地址，计算出同一横向RAID行中除了数据A以外的其他所有数据的地址，包括该横向RAID行的校验码数据；
根据计算得到的地址，读出相应的数据，并将这些数据经过ECC纠错后的输出数据逐一进行异或操作，得到DRAID，所述DRAID的运算式如下：
DRAID=DXOR_H^DATA1^DATA2^…^DATA（X-1）^DATA（X+1）^…^DATAN
上式中，DXOR_H为横向RAID行的校验码数据，所述DXOR_H=DATA1^DATA2^DATA3^…^DATAN，其中N的数量不受限制，^表示按比特位异或。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S2中，DRAID’的数据计算包括如下步骤：
根据纵向RAID行的绑定规则和数据A的地址，计算出同一纵向RAID行中除了数据A以外的其他所有数据的地址，包括该纵向RAID行的校验码数据；
根据计算得到的地址，读出相应的数据，并将这些数据经过ECC纠错后的输出数据逐一进行异或操作，得到DRAID’，所述DRAID’的运算式如下：
DRAID’=DXOR_V^DATA1’^DATA2’^…^DATA（Y-1）’^DATA（Y+1）’^…^DATAM’
上式中，DXOR_V为纵向RAID行的校验码数据，所述DXOR_V=DATA1’^DATA2’^DATA3’^…^DATAM...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖莎，王荣生，鲍慧强，沈海锋，董服洋，
申请(专利权)人：杭州阿姆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33