一种使用检错码和纠错码相结合的固态盘纠错方法技术

本发明专利技术公开了一种使用检错码和纠错码相结合的固态盘纠错方法，该方法包括如下步骤：(1)固态盘写入数据前，对闪存页的原始数据进行编码，并保存到所述固态盘的存储单元中；(2)使用检错码译码操作检查所述存储单元中闪存页的错误状态，对不存在错误的闪存页直接读取，对存在错误的所述闪存页则使用低密度奇偶校验码译码操作进行纠错。本发明专利技术的方法，能够在固态盘使用的早期阶段，在闪存页出错率很低的情况下，先使用检错码CRC对闪存页进行检错，对于检出的无错页无需进行LDPC译码过程直接读取，而对于检出的有错页则进行LDPC译码纠错。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于固态盘纠错
，具体地，涉及一种使用检错码和纠错码相结合的固态盘纠错方法。
技术介绍
固态盘已经应用到人们生活中各个领域，保证固态盘存储数据的安全至关重要，其中纠错码是目前固态盘最常用的数据安全的技术之一。随着固态盘制造工艺进步，闪存单元尺寸越来越小，相应的噪声也随之增加。固态盘内部噪声是由多种因素决定的，比如擦写次数、数据保存时间等，擦写操作可以破坏闪存单元周围的氧化层，并会引起相邻闪存单元产生电荷耦合效应，引起闪存单元内部电荷量发生变化，从而引起闪存单元阈值电压值改变，从而引起数据出错。擦写次数越大，引起的噪声干扰幅度越大，固态盘内部数据出错率越高。在固态盘的早期使用阶段，擦写次数很少，数据保存时间也很短，内部数据出错率很低，大部分闪存页是无错的。在固态盘的中后期阶段，因擦写次数的增加和数据保存时间的延长，内部数据的出错率逐步提高。低密度奇偶校验码(Low-DensityParity-Checkcode，LDPC)因其优异的纠错能力被应用到各个领域。LDPC主要由编码器和译码器构成。原始数据需要经过LDPC编码器生成校验位，原始数据和LDPC校验位共同构成码字。读取固态盘数据时，码字需要LDPC译码器译码。如果原始数据出错，经过LDPC译码过程可以被改正。如果原始数据无错，正常情况下也必须经过LDPC译码过程，这样就会增加不必要的译码时间，影响固态盘数据的读性能。专利文献CN104464822A公开了一种基于闪存错误区间的LDPC纠错编码方法，其根据固态硬盘信道当前的差错率，计算出准确的错误区间，利用错误区间定位可能的错位位置，根据Bit-Flipping方法译码准则翻转已定位为错误位置中的位。该方法消除了Bit-Flipping方法硬译码过程中错误码字的传播，提高了纠错能力和算法执行效率。但是该方法存在以下不足和缺陷：(1)该方法没有考虑无错页的处理，无错页不需要译码，可以直接读取；(2)该方法需要判断数据的错误区间，而对于固态盘早期使用阶段，错误率非常低甚至接近零，会增加判断处理的时间开销。如果原始数据出错，经过LDPC译码过程可以被改正。如果原始数据无错，正常情况下也必须经过LDPC译码过程，这样就会增加不必要的译码时间，影响固态盘数据的读性能。如果提前使用检错码CRC检测出闪存页的错误状态，对于无错页则无需经历LDPC译码过程。对于有错页，则要经过LDPC译码过程进行纠错。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供一种使用检错码和纠错码相结合的固态盘纠错方法，其目的在于根据固态盘在早期阶段数据出错率极低的特点，采用检错码和纠错码相结合的方式，达到提高固态盘读性能的目的，减少在固态盘早期阶段无错页不必要的LDPC译码过程，减少了固态盘早期阶段大量无错页的LDPC译码过程，同时减少了LDPC码的纠错能耗，并提高了固态盘的读性能。为了实现上述目的，本专利技术提供一种使用检错码和纠错码相结合的固态盘纠错方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：(1)固态盘写入数据前，对闪存页的原始数据进行编码，并保存到所述固态盘的存储单元中；(2)使用检错码译码操作检查所述存储单元中闪存页的错误状态，对不存在错误的闪存页直接读取，对存在错误的所述闪存页则使用低密度奇偶校验码译码操作进行纠错。进一步地，所述检错码译码操作过程包括对所述存储单元的每一闪存页进行硬判决电压感知，获取存储数据的二进制信息，并对所述闪存页进行检错码译码操作。进一步地，所述低密度奇偶校验码译码操作过程包括：对所述存储单元进行软判决电压感知，获取对数释然比信息，并对闪存页进行低密度奇偶校验码译码操作。优选地，还包括在执行步骤(2)前判断所述存储单元是否写满的步骤，并对未写满的存储单元立即执行步骤(2)。进一步地，对于写满的存储单元，还包括判断所述固态盘内部并行属性是否可用的步骤，并对于并行属性不可用的固态盘提前执行步骤(2)，对于并行属性可用的固态盘提前并行执行步骤(2)。优选地，还包括在判断所述存储单元是否写满前判断所述固态盘是否空闲的步骤，并在非空闲时立即执行步骤(2)。优选地，还包括在判断所述固态盘内部并行属性是否可用前判断所述固态盘是否已被检测的步骤，并在判断已被检测时立即执行步骤(2)，未被检测时执行所述判断固态盘内部并行属性是否可用的步骤。优选地，还包括在判断所述固态盘是否空闲前判断所述存储单元的闪存页中错误页概率是否大于设定的阈值的步骤，并在小于阈值时执行判断所述固态盘是否空闲的步骤。进一步地，在大于阈值时使用低密度奇偶校验码译码操作对所述固态盘进行纠错。进一步地，所述编码具体过程为：(11)对所述闪存页的原始数据分别用检错码和低密度奇偶校验码进行编码，分别产生检错码校验位和低密度奇偶校验码校验位；(12)原始数据、检错码校验位及低密度奇偶校验码校验位共同组成码字；(13)将所述码字保存到所述固态盘的存储单元中。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：(1)本专利技术的技术方案中，提出了一种固态盘使用检错码和纠错码相结合的CDF-LDPC方法，该方法能够在固态盘使用的早期阶段，在闪存页出错率很低的情况下，先使用检错码CRC对闪存页进行检错，对于检出的无错页无需进行LDPC译码过程直接读取，而对于检出的有错页则进行LDPC译码纠错。(2)由于无错页省去了LDPC译码过程，固态盘的读性能可以得到提升。同时在固态盘空闲时间内，对满写闪存块可以提前执行CDF-LDPC译码过程。如果固态盘并行属性可用，可以提前并行执行CDF-LDPC译码过程。(3)上述提前执行CDF-LDPC译码过程和提前并行执行CDF-LDPC译码操作可以进一步提升固态盘的读性能。另一方面，因省去了对无错页的LDPC译码操作，固态盘所需的LDPC译码能耗也得到降低,并且固态盘的可靠性并不受到任何影响。附图说明图1为本专利技术实施例的一种使用检错码和纠错码相结合的固态盘纠错方法的处理流程图；图2为本专利技术实施例的一种使用检错码和纠错码相结合的固态盘纠错方法涉及的CDF-LDPC编码过程示意图；图3为本专利技术实施例的一种使用检错码和纠错码相结合的固态盘纠错方法涉及的CDF-LDPC译码过程示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。图1为本专利技术实施例的一种使用检错码和纠错码相结合的固态盘纠错方法的处理流程图。如图1所示，该方法包括如下步骤：(1)编码过程具体过程为：固态盘输入数据前，为了能够使用纠错码纠错，要进行纠错编码过程。一个闪存页的原始数据记为D；(1.1)如图2所示，一个闪存页的原始数据D执行CRC编码生成CRC校验位CRC-P，执行LDPC编码生成LDPC校验位LDPC-P；(1.2)一个闪存页的原始数据D、CRC校验位CRC-P、LDPC校验位LDPC-P共同构成一个码字存储到固态盘中。每个码字增加1位的Error-free-Judgment标识符，用于判断该页数据是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用检错码和纠错码相结合的固态盘纠错方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)固态盘写入数据前，对闪存页的原始数据进行编码，并保存到所述固态盘的存储单元中；(2)使用检错码译码操作检查所述存储单元中闪存页的错误状态，对不存在错误的闪存页直接读取，对存在错误的所述闪存页则使用低密度奇偶校验码译码操作进行纠错。

【技术特征摘要】
1.一种使用检错码和纠错码相结合的固态盘纠错方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)固态盘写入数据前，对闪存页的原始数据进行编码，并保存到所述固态盘的存储单元中；(2)使用检错码译码操作检查所述存储单元中闪存页的错误状态，对不存在错误的闪存页直接读取，对存在错误的所述闪存页则使用低密度奇偶校验码译码操作进行纠错。2.根据权利要求1所述的一种使用检错码和纠错码相结合的固态盘纠错方法，其中，所述检错码译码操作过程包括对所述存储单元的每一闪存页进行硬判决电压感知，获取存储数据的二进制信息，并对所述闪存页进行检错码译码操作。3.根据权利要求1或2所述的一种使用检错码和纠错码相结合的固态盘纠错方法，其中，所述低密度奇偶校验码译码操作过程包括：对所述存储单元进行软判决电压感知，获取对数释然比信息，并对闪存页进行低密度奇偶校验码译码操作。4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种使用检错码和纠错码相结合的固态盘纠错方法，其中，还包括在执行步骤(2)前判断所述存储单元是否写满的步骤，并对未写满的存储单元立即执行步骤(2)。5.根据权利要求4所述的一种使用检错码和纠错码相结合的固态盘纠错方法，其中，对于写满的存储单元，还包括判断所述固态盘内部并行属性是否可用的步骤，并对于并行属性不可用的固态盘提前执行步骤(2)，对于并行属性可用的固态盘提前...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯丹，戚世贵，李楚，戚素娟，杨建伟，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42