主机管理的非易失性存储器制造技术

一个实施例提供计算装置。计算装置包含：处理器；芯片集；存储器；以及间接逻辑。间接逻辑接收与第一数据扇区关联的主机逻辑块地址（LBA），将主机LBA从主机地址空间映射到装置地址空间中的第一装置LBA，装置地址空间与非易失性存储器（NVM）存储装置物理存储器地址空间相关，并且向NVM存储装置提供第一数据扇区和第一装置LBA。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】主机管理的非易失性存储器
本公开涉及非易失性存储器，具体地说，涉及固态驱动器中的非易失性存储器。
技术介绍
固态驱动器（SSD）是可由计算装置使用的一种类型非易失性存储装置。一些SSD包含用于存储的基于块的非易失性存储器，例如NAND型闪存。在NAND型闪存中，存储器单元被编组成页和块。页可包含若干字节（例如4096），块可包含若干页（例如128），并且取决于SSD的存储能力，NAND型闪存SSD可包含若干块（例如1024）。在NAND闪存中，读和写操作是基于页的。换言之，数据页是可读/写的最小量。从而，为了响应于读或写较小的数据量的应用请求，读或写整页。另外，NAND型闪存要求，在编程之前擦除存储器单元。此类擦除操作通常在存储器单元的块上执行。附图说明要求权利的主题的特征和优点根据与之符合的实施例的如下详细描述将显而易见，该描述应该参考附图考虑，附图中：图1图示了符合本公开各种实施例的计算系统的功能框图；图2图示了符合本公开各种实施例的装置逻辑块地址（LBA）空间的示例存储布局；图3图示了符合本公开各种实施例的图2存储布局的示例元数据布局；图4图示了符合本公开一个实施例的具有分配的索引节点、数据区间（dataextent）和自由空间的示例数据部分；图5是根据本公开各种实施例的存储器存取操作的流程图；图6是根据本公开各种实施例的写和丢弃操作的流程图；图7是根据本公开各种实施例的分配操作的流程图；图8是根据本公开各种实施例的使自由操作的流程图；图9是根据本公开各种实施例使用SIMD（单指令多数据）的查找操作的流程图；以及图10是根据本公开一个实施例的多个自由列表的操作的流程图。尽管如下具体实施方式将继续参考说明性实施例，但它们的许多替换、修改和变形对本领域技术人员将是显而易见的。具体实施方式为了补偿基于块（例如NAND型）的固态驱动器（SSD）的特性，写操作可由主机计算装置和/或SSD控制器管理，以最大化对于每个写操作的存储所写的数据量。例如，要写的数据可被缓冲，直到累积了最小数据量（例如页）为止，然后，数据页可被写到连续存储器位置。在另一示例中，响应于包含用于仅一部分页的存储器地址的读请求，数据的整页例如可被读到SSD中的高速缓冲存储器中。写操作也可配置成促进擦除操作，即，最大化连续页的数量，因为擦除操作是基于块的。向具有块可存取的非易失性存储器的SSD的写操作通常利用日志构造的存储技术。本文所使用的“块可存取”指的是具有用于存储器存取的最小大小（例如一页）的非易失性存储器。本文所使用的“字节可存取”指的是可由字和/或字节存取的非易失性存储器。“字节可存取”和“块可存取”指的是对物理存储器地址的存取。换言之，对应用显然的是，已经请求了如何存取物理存储器的读或写操作。日志构造的存储装置配置成将多个单独的随机写操作组合成单个顺序写，由此至少提供要写的最小数据量。要写的数据可在主机中的易失性存储器中缓冲，直到至少已经累积了最小量的数据为止。“段”可包含至少一个数据页，即，可被写到SSD的最小量的数据。数据段然后可被写到之前擦除的SSD中的存储器位置的连续块。写操作进一步配置为写时拷贝。在写时拷贝中，“老”数据不被改写，而是，更新的（“新”）数据被写到不同擦除的存储器位置，并且老数据可随后擦除。写时拷贝可导致碎片化存储，因为每次写是到不同的存储块，并且每次写可包含仅对应于“老”（即之前存储的）数据子集的新数据。从而，日志构造的存储装置可消耗存储等待要被写的数据并且计算对自由空间碎片整理的资源的附加主机非易失性存储器容量。对自由空间碎片整理配置成增加连续页的数量。日志构造的存储装置可进一步延迟向SSD提交数据，因为准备要写的数据可被延迟，等待附加数据填充页。一般而言，此公开涉及用于字节可存取的装置管理的NVM存储装置的主机管理的NVM（非易失性存储器）方法（和系统）。NVM存储装置例如包含固态驱动器（SSD）。方法和系统包含主机计算装置中的间接逻辑，其实现NVM基元，同时避免日志构造的存储及其关联的开销。NVM基元包含但不限于原子多写、原子写、稀疏编址、丢弃、验证、原子丢弃和原子多丢弃。原子操作配置成避免存储器存取操作结果中的不确定性，如果该存储器存取操作例如由于功率失败而中断的话。换言之，在原子写中，要被写的所有指定扇区都被写，或者没有扇区被写。扇区对应于与存储器存取操作关联的若干数据字节。扇区可包含任何数量的数据字节。例如，扇区可包含512个数据字节。在另一示例中，扇区可包含少于512的数据字节。在另一示例中，扇区可包含多于512的数据字节。如果写被中断，则之前存储的数据（“老数据”）被保持，并且要被存储的数据（“新数据”）未被写。在原子丢弃中，所有扇区被丢弃，或者没有扇区被丢弃。写时拷贝促进此类原子性，因为老数据未被立即改写。间接逻辑配置成响应于写请求而管理向选择的NVM存储装置写数据扇区，而不等待附加扇区累积。间接逻辑提供配置成将主机逻辑块地址（LBA）映射到装置LBA的间接层。逻辑块编址提供物理存储介质（即物理存储器）与例如操作系统（OS）之间的抽象。例如，由应用和/或OS使用的主机LBA可被映射到装置LBA，其然后可与存储装置的物理存储器地址相关。块通常包含多个存储器位置。例如，块可包含扇区，并且LBA然后可对应于一个扇区。应用可配置成从一系列主机LBA读和/或向一系列主机LBA写。一系列主机LBA可被映射到（即转换成）对应的一系列装置LBA和/或物理存储器地址。主机地址空间可大于装置地址空间。之前未映射的主机LBA可响应于写请求而动态映射到装置LBA。装置管理的NVM存储装置例如可在驱动器控制器中包含存储装置上的闪存转换层（FTL）。FTL配置成将装置LBA映射和/或转换成物理存储器地址。装置控制器然后可执行与将数据实际存储到NVM存储装置关联的操作。装置地址空间可包含元数据、事务日志和数据部分。数据部分包含自由空间、自由列表、例如配置为搜索树的索引节点以及存储的数据。数据被存储在一个或多个数据区间中。本文所使用的“区间”对应于一个或多个连续的存储单元。例如，存储单元可对应于字节、扇区（例如512字节）、页、块等。树结构可包含B树、B+树和/或它们的一个或多个变量。例如，B+树包含根节点，可包含一个或多个内部节点和一个或多个叶节点。根节点包含到内部节点的索引和指针。索引与主机LBA相关。在一些实施例中，一个或多个索引可对应于主机LBA。内部节点包含到叶节点的索引和指针。每个叶节点包含主机LBA、关联的装置LBA和长度。在一些实施例中，叶节点可包含多组主机LBA、关联的装置LBA和长度。每个叶节点配置成将一系列主机LBA映射到对应的一系列装置LBA。长度对应于一系列装置LBA的大小，并且可对应于开始于装置LBA的数据区间的大小。大小可以存储单元（例如扇区）为单位。方法和系统配置成利用相对低等待时间的NVM存储装置（例如SSD）的单扇区原子写来避免缓冲日志构造的存储装置，而不降级性能。相对低等待时间的NVM存储装置可以是字节可存取的，从而，存取时间可以不包含与日志构造的存储装置关联的等待时间。相对低等待时间的NVM技术具有相对快的存取时间，例如相对低的随机写或随机读等待时间。例如，用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，包括：处理器；芯片集；存储器；以及间接逻辑，用于：接收与第一数据扇区关联的主机逻辑块地址（LBA），将所述主机LBA从主机地址空间映射到装置地址空间中的第一装置LBA，所述装置地址空间与非易失性存储器（NVM）存储装置物理存储器地址空间相关，以及向所述NVM存储装置提供所述第一数据扇区和所述第一装置LBA。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.26 US 14/4989091.一种设备，包括：处理器；芯片集；存储器；以及间接逻辑，用于：接收与第一数据扇区关联的主机逻辑块地址（LBA），将所述主机LBA从主机地址空间映射到装置地址空间中的第一装置LBA，所述装置地址空间与非易失性存储器（NVM）存储装置物理存储器地址空间相关，以及向所述NVM存储装置提供所述第一数据扇区和所述第一装置LBA。2.如权利要求1所述的设备，其中所述装置地址空间包括元数据、事务日志和数据部分。3.如权利要求2所述的设备，其中所述数据部分包括自由列表、多个索引节点、多个叶节点和多个区间，并且所述间接逻辑进一步从所述自由列表分配叶节点和区间，所述区间对应于所述第一数据扇区。4.如权利要求3所述的设备，其中所述间接逻辑进一步向所述叶节点写所述主机LBA、所述第一装置LBA和对应于所述第一数据扇区的长度。5.如权利要求1至4中任一项所述的设备，其中所述间接逻辑进一步接收与所述主机LBA关联的第二数据扇区，将所述主机LBA映射到第二装置LBA，向所述NVM存储装置提供所述第二数据扇区和所述第二装置LBA，并将叶节点更新成包括所述第二装置LBA。6.如权利要求1至4中任一项所述的设备，其中所述处理器是向量处理器，并且所述间接逻辑进一步遍历搜索树以并行查找多个查询主机LBA。7.如权利要求2和3中任一项所述的设备，其中所述数据部分包括多个自由列表，每个自由列表由相应处理器、核或线程管理。8.一种方法，包括：由间接逻辑接收与第一数据扇区关联的主机逻辑块地址（LBA）；由所述间接逻辑将所述主机LBA从主机地址空间映射到装置地址空间中的第一装置LBA，所述装置地址空间与非易失性存储器（NVM）存储装置物理存储器地址空间相关；由所述间接逻辑向所述NVM存储装置提供所述第一数据扇区和所述第一装置LBA。9.如权利要求8所述的方法，其中所述装置地址空间包括元数据、事务日志和数据部分。10.如权利要求9所述的方法，进一步包括：由所述间接逻辑从自由列表分配叶节点和区间，所述区间对应于所述第一数据扇区，所述数据部分包括所述自由列表、多个索引节点、多个叶节点和多个区间。11.如权利要求10所述的方法，进一步包括：由所述间接逻辑向所述叶节点写所述主机LBA、所述第一装置LBA和对应于所述第一数据扇区的长度。12.如权利要求8所述的方法，进一步包括：由所述间接逻辑接收与所述主机LBA关联的第二数据扇区；由所述间接...

【专利技术属性】
技术研发人员：BE维尔，DJ威廉斯，A冯，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国,US