用于灵活控制损耗均衡的固态存储系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于灵活控制损耗均衡的固态存储控制系统及方法。该方法统一用于存储单元，其目的是用不经常使用的存储模块替代已磨损的存储单元。通过在每个存储区或平面中改变该存储的物理位置，该损耗均衡方法得以执行。目标存储块和磨损存储块擦除次数的基准参数被用于搜索将被替换掉的目标存储模块。因而，当缓存单元空间减少，且损耗均衡进程的处理时间也减少，则固态存储系统的运行性能和成本效益均会提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到一种固态存储系统和方法，确切的说是一种用于灵活控制损耗均衡的系统和一个起到相同控制作用的方法。
技术介绍
通常情况下，非易损性内存被广泛的用作便携式信息设备的存储内存。近年来，使用NAND闪存存储的固态硬盘替代硬盘驱动被用于个人电脑，在市场上开始销售，并有望大举进入HDD(硬盘驱动器)市场。通常，在固态存储系统(如：SSD(固态硬盘))中对数据文件的控制是通过写入、擦除和更新在由可识别这些数据文件的逻辑地址指定的页中的真实数据来执行的。更具体的说，利用闪存传输层，能够使一个逻辑地址和一个数据存储区的一个物理地址进行映射。通过根据主机命令所指的逻辑地址被映射到一个逻辑地址上，该逻辑地址指定了可被写入、读取或者擦除数据的位置。该物理地址就是在页或者存储区子块上的位置信息。NAND闪存单元是非易损性存储单元。因此，当更新NAND闪存存储单元的数据时，相应单元的数据必须先被擦除，然后新数据才能被编译。但是，数据不能被统一的编入所有的存储单元，而是被经常性的编写到集中的特定的单元区域内。换句话说，由于经常性地数据编写和擦除操作，使得特定的单元区或一些单元因磨损而无法使用。甚至于，尽管有全新状态的存储单元存在，但是固态存储系统的整体性能仍受制于磨损的单元。因此，在这些存储单元被磨损前，通过在每个存储区或平面内改变存储单元物理位置的方式来执行损耗均衡方法，以保证所有的存储单元能被均匀使用。为执行损耗均衡进程，所有块区的可擦除次数信息都将被存储到NAND存储区。当需要执行损耗均衡进程时，块区的擦除次数信息将会被加载到RAM(随机存取存储器)缓存中，同时，通过检索可替代该块区的物理位置将会块被改变。虽然，根据当前大容量SSD趋势，作为存储区能拥有更多的存储块区，其中加载了所有块擦除次数信息的RAM缓存的大小也不可避免地增加了。另外，在内存中增加RAM缓存仍然受价格和内存容量的限制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种用于灵活控制损耗均衡的固态存储系统及方法。这里描述了固态存储系统用于控制损耗均衡过程的环节和应用实例；也描述了用于控制固态存储系统方法的应用环节和应用实例。在本专利技术的一个应用实例中，固态存储系统包含：一个缓冲单元，该缓冲单元配置后可用于依次加载多个存储了映射信息和擦除次数的映射页；一个存储控制—用于配制设定目标块的擦除次数的基准值和目标块中被查找对象的映射页的数量，其目的是为了找到可以替代已损坏块的目标块，对映射页进行采用后，执行损耗均衡程序。本专利技术的另一应用实例中，固态存储系统包含了一个含有组存储块的闪存区—其作用是为了保存用于存储映射信息和擦除次数存储的映射页，一个存储控制—经配置用以设定搜索相对于替代块的目标数量的参考值，利用磨损块上的关于替代块擦除次数的参考值信息，存储中已经磨损的块将通过损耗均衡程序被替代，找到初始替代块作为目标块，然后用找到的替代块与损坏的块进行置换。本专利技术还能应用于方法实例，用于控制固态存储系统的方法包含了下列步骤：通过确定替代损坏块的目标块的在损耗均衡过程中的擦除次数设置第一个参数值；通过查找对应损坏块擦除数的目标块设置第二个参数值；在第一和第二参数值之间搜索目标块未果的情况下，需要对第一个参数值进行变化和更行，以便影响下个目标块的搜索条件。本专利技术的一个固态存储系统组成包括：配置缓存单元用于部分加载映射页，每个映射页包含映射信息和与存储块相对应的擦除数信息；配置存储控制用于搜索基于累积失败数的目标块，该数值的得出基于先前的损耗均衡处理过程中搜索目标块的失败次数和对映射页的访问次数；配置后也用于处理损耗均衡进程用目标块替代损坏块。上述的固态存储系统，存储控制确定：当数据擦除时，是否执行损耗均衡进程。上述的固态存储系统，当损耗均衡进程被执行时，存储控制变化目标块的数量。上述的固态存储系统，存储控制提升搜索目标块失败的累积失败次数，同时根据增加的累积失败数提升目标块的数量。上述的固态存储系统，存储控制提升映射页的访问次数，同时根据增加的映射页访问次数提升目标块的数目。上述的固态存储系统，当损坏块的擦除次数超出预设值时，存储控制提升映射页的访问次数。上述的固态存储系统，当映射页的访问次数增加，存储控制增加加载到缓存单元的映射页数目。上述的固态存储系统，映射页被有序的加载到缓存单元中。上述固态存储系统，还应包括含有组存储块的闪存区，该组存储块中含多个有映射页。本专利技术的另一个固态存储系统组成包括：存储块组成的闪存区，经配置后用于存储映射页，该映射页中保存了映射信息和存储块的擦除次数信息；存储控制经配置后，用于改变替代损坏块的目标块的数目，该数目的确定，通过使用搜索目标块次数的累积失败数和在损耗均衡进程中的映射页的访问次数。上述的固态存储系统，其中，存储控制为提高目标块的搜索成功率增加目标块的 数目。上述的固态存储系统，其中，当在之前的损耗均衡进程中搜索目标块失败时，存储控制提升累积失败数。上述的固态存储系统，为增加目标块的数量，存储控制增加映射页的访问次数。上述的固态存储系统，当在之前的损耗均衡进程中成功搜索目标块，存储控制会减少累积失败数，以便减少目标块的数目。本专利技术的一种固态存储系统控制方法由以下步骤组成：根据在之前损耗均衡进程中搜索单个目标块的失败次数的累积失败次数设置第一参数值；根据对映射页的访问次数设置第二参数值；根据第一和第二参数值设置一个目标块的搜索条件；在损耗均衡进程中，根据该目标块的搜索条件，搜索用于替代损坏块的目标块。上述的固态存储系统控制方法，当累积失败数增加时，目标块的搜索条件需要变化。上述的固态存储系统控制方法，作为目标块被搜索的块的数量根据改变的目标块的搜索条件增加。上述的固态存储系统控制方法，当映射页的访问次数增加，则目标块的搜索条件改变。上述的固态存储系统控制方法，当损坏块的擦除次数超出了平均擦除次数与误差范围之和，则映射页的访问次数增加。上述的固态存储系统控制方法，根据变化的目标块的搜索条件，作为目标块被搜索的块的数目将被增加。通过实施上述本专利技术，联系实际应用，即使当存储空间扩大，也不必要增加用于临时存储映射信息和擦除次数信息的缓存单元空间；而相较于当前技术，该缓存单元可以保持较小的空间。仅该损坏块的擦除次数信息和映射信息将被加载，该擦除次数参数值条件和搜索次数参数值条件要分别设置。损耗均衡进程处理时间有可能减少。因而，当缓存单元空间减少，且损耗均衡进程的处理时间也减少，则固态存储系统的运行性能和成本效益均会提高。附图说明图1是一个框图，描述了与固体存储系统对应的应用实例；图2是一个概念框图，阐述了图1中的地址映射，其中图2(a)为扇区视图，图2(b)为NAND视图，图2(c)为缓存单元视图；图3是一个流程图，解释了图1中关于控制固体存储系统的方法；图4是一个曲线图，展示了目标块擦除次数和图3中累积失败数之间的相关性；图5是一个表格图，用表格的形式说明了灵敏度和受损块擦除次数之间的相关性；以及图6是一个曲线图，根据图5中灵敏度以曲线图形式展示了受损块的擦除次数和访问次数的变化。具体实施方式在此，本专利技术中涉及的应用实例将按规定进行详细披露。需要说明的是，所披露的应用实例仅是本专利技术的示例，这些应用实例也可用其它形式表现。因此，本文本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固态存储系统，包括：缓存单元，其用于部分加载映射页，每个映射页包含映射信息和与存储块相对应的擦除数信息；以及存储控制，其用于搜索基于累积失败数的目标块，该累积失败数基于先前的损耗均衡处理过程中搜索目标块的失败次数和对映射页的访问次数。

【技术特征摘要】
1.一种固态存储系统，包括：缓存单元，其用于部分加载映射页，每个映射页包含映射信息和与存储块相对应的擦除数信息；以及存储控制，其用于搜索基于累积失败数的目标块，该累积失败数基于先前的损耗均衡处理过程中搜索目标块的失败次数和对映射页的访问次数。2.根据权利要求1所述的固态存储系统，其特征在于，所述存储控制确定：当数据擦除时，是否执行损耗均衡进程。3.根据权利要求2所述的固态存储系统，其特征在于，当损耗均衡进程被执行时，所述存储控制变化目标块的数量。4.根据权利要求3所述的固态存储系统，其特征在于，所述存储控制提升搜索目标块失败的累积失败次数，同时根据增加的累积失败数提升目标块的数量。5.根据权利要求2所述的固态存储系统，其特征在于，所述存储控制提升映射页的访问次数，同时根据增加的映射页访问次数提升目标块的数目。6.根据权利要求5所述的固态存储系统，其特征在于，当损坏块的擦除次数超出预设值时，所述存储控制提升映射页的访问次...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军辉，霍小四，
申请(专利权)人：河南中天亿科电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41