用于通过有条件地修整而减小存储设备的声明容量的过程和装置制造方法及图纸

系统、方法和/或设备用于减小存储系统中的存储设备的非易失性存储器的声明容量。一方面，所述方法包括：检测改善触发；以及根据所述检测到的改善触发，执行用于减小所述存储设备的所述非易失性存储器的声明容量的改善过程，包括：获取所述存储设备的所述非易失性存储器的目标容量和所述存储设备的所述非易失性存储器的当前利用率，其中，所述目标容量低于所述存储设备的所述非易失性存储器的当前容量，并且所述当前利用率与逻辑地址空间中的已分配逻辑地址相对应；根据确定所述目标容量不大于所述当前利用率，修整所述已分配逻辑地址的至少一部分；以及减小所述存储设备的所述非易失性存储器的声明容量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于通过有条件地修整而减小存储设备的声明容量的过程和装置
所公开的实施例总体上涉及存储器系统，并且具体地涉及减小存储设备(例如，包括一个或多个闪存设备)的声明容量。
技术介绍
半导体存储器设备(包括闪存)通常利用存储器单元来将数据存储为电性值，如电荷或电压。闪存单元例如包括具有用于存储表示数据值的电荷的浮栅的单个晶体管。闪存是可以被电擦除和重新编程的非易失性数据存储设备。更一般地，与需要电力来维持存储信息的易失性存储器相反，即使断电时，非易失性存储器(例如，闪存以及使用各种技术中的任何技术实现的其他类型的非易失性存储器)仍然保持所存储的信息。已经采用各种方式来促进存储密度的增加，包括：增加芯片上的通过制造发展而启动的存储器单元的密度，以及从单级闪存单元到多级闪存单元的转变，从而使得每个闪存单元可以存储两个或更多个比特。闪存单元的反复擦除和重新编程引起电荷存储能力的降级(磨损)。最终，电荷存储能力降级到其变得不可能或无法恢复原始数据的点处(例如，不可恢复的码字从闪存设备中被读取、要求恢复码字的计算资源超过预定义的阈值、或者针对闪存设备的程序擦除(P/E)周期计数超过阈值)并且所述设备被认为已磨损。磨损均衡技术经常用于跨闪存设备的多个部分来使磨损分布开。在典型系统中，一旦达到闪存设备的一部分的磨损极限，整个闪存设备就被认为已经故障。
技术实现思路
所附权利要求书的范围内的系统、方法和设备的各个实施例各自具有若干方面，其中这些方面中没有哪个单个方面单独地负责在此所描述的属性。不限制所附权利要求书的范围，在考虑本公开之后，并且具体地在考虑标题为“具体实施方式”的部分之后，将理解如何使用各个实施例的各个方面来使能够减小存储设备的声明容量。一方面，检测用于减小存储系统中的存储设备的非易失性存储器的声明容量的改善触发，并且根据检测到的改善触发执行用于减小存储设备的非易失性存储器的声明容量的改善过程。附图说明为了可以更详细地理解本公开，可参考各个实施例的特征以产生更具体的说明，所述实施例中的一些被展示在附图中。然而，附图仅展示了本公开的相关特征，并且因此不应被认为是限制性的，因为说明书可以允许其他有效的特征。图1A是框图，展示了根据一些实施例的数据存储系统的实施方式。图1B是框图，展示了根据一些实施例的数据存储系统的实施方式。图1C是框图，展示了根据一些实施例的数据存储系统的实施方式。图2A-1是框图，展示了根据一些实施例的管理模块的实施方式。图2A-2是框图，展示了根据一些实施例的管理模块的实施方式。图2B-1是框图，展示了根据一些实施例的系统管理模块的实施方式。图2B-2是框图，展示了根据一些实施例的系统管理模块的实施方式。图2C-1是框图，展示了根据一些实施例的集群管理模块的实施方式。图2C-2是框图，展示了根据一些实施例的集群管理模块的实施方式。图2D是框图，展示了根据一些实施例的包括在图2A-1和图2A-2中的改善模块的实施方式。图3是根据一些实施例的逻辑地址空间并且更确切地逻辑块地址(LBA)空间的框图。图4是根据一些实施例的映射表和物理地址空间的框图。图5A是根据一些实施例的可以在单级闪存单元(SLC)中发现的电压分布随时间推移的预知图。图5B是根据一些实施例的可以在多级闪存单元(MLC)中发现的电压分布随时间推移的预知图。图6展示了根据一些实施例的管理存储系统的方法的流程图表示。图7A至图7B展示了根据一些实施例的管理存储系统的方法的流程图表示。图8A至图8B展示了根据一些实施例的管理存储系统的方法的流程图表示。图9A-9D展示了根据一些实施例的管理存储系统的方法的流程图表示。根据惯例，附图中展示的各种特征不必按比例绘制。因此，为了清晰起见，不同特征的尺寸可以被任意放大或减小。此外，一些附图可能没有描绘给定系统、方法或设备的所有部件。最后，贯穿说明书和附图，相同的参考数字可以用来表示相似的特征。具体实施方式当多级闪存单元已经达到其磨损极限时，它通常仍具有足以储存数量减少的电荷量的电荷保持能力。情况经常为，大多数擦除和重新编程周期可以在具有存储数据的完全恢复的磨损有限的多级闪存单元上执行，条件是减少数量的电荷量被使用和被期望。例如，以3比特每单元模式(TLC)操作的闪存设备在被认为磨损之前通常可以执行500至1500次擦除和重新编程周期。然而，在所述时间点，将通常仍具有足够的电荷存储能力来以单比特每单元模式(SLC)进行操作，以在SLC磨损极限达到之前用于附加的10,000至20,000次擦除和重新编程周期。因此，如果允许闪存设备存储较少的数据，则所述闪存设备的寿命可被延长。目前，存储系统难以利用这个扩展的能力，因为用于通过减小预留空间来管理其容量随使用而降低的存储设备并与所述存储设备一起工作的存储系统机制不能胜任。因此，期望用于管理并与这种存储设备一起工作的机制，包括用于通知周围系统其即将发生的(或迫近的)容量减小从而使得所述系统可以相应地调整其操作的机制。可能地，具有其他形式的非易失性存储器的存储器设备可以从本文献中所描述的那些机制相同或类似的机制中受益。本文中所描述的各种实施例包括用于根据检测到的改善触发来减小存储设备的声明容量的系统、方法和/或设备。一些实施例包括用于检测用于减小存储系统中的存储设备的非易失性存储器的声明容量的改善触发，并且根据检测到的改善触发执行用于减小存储设备的非易失性存储器的声明容量的改善过程的系统、方法和/或设备。(J1)更确切地，一些实施例包括管理存储系统的方法。在一些实施例中，在存储系统的存储设备处执行所述方法。在一些实施例中，所述方法包括：(1)检测用于减小存储系统中的存储设备的非易失性存储器的声明容量的改善触发；并且，(2)根据所检测的改善触发执行用于减小存储设备的非易失性存储器的声明容量的改善过程，所述执行包括：(i)根据从主机处接收的修整命令来修整逻辑地址空间中的一组逻辑地址的至少一部分；以及(ii)减小存储设备的非易失性存储器的声明容量。(J1-1)在J1所述的方法的一些实施例中，所述方法进一步包括：(1)在检测所述改善触发之前，检测所述存储设备的所述非易失性存储器的第一磨损状况，其中，所述存储设备的所述非易失性存储器的总存储容量包括声明容量和预留空间；以及(2)响应于检测所述第一磨损状况而执行补救动作，所述补救动作减小所述存储设备的所述非易失性存储器的预留空间而不减小所述存储设备的所述非易失性存储器的声明容量。(J1-2)在J1-1所述的方法的一些实施例中，检测改善触发包括检测不同于第一磨损状况的第二磨损状况。(J2)在J1或J1-1或J1-2所述的方法的一些实施例中，主机包括客户端，代表所述客户端而将数据存储在存储系统中。(J3)在J1或J1-1或J1-2所述的方法的一些实施例中，主机包括存储系统的存储系统控制器。(J4)在J1或J1-1或J1-2所述的方法的一些实施例中，主机包括存储系统的集群控制器。(J5)在J1至J4中任一项所述的方法的一些实施例中，修整所述一组逻辑地址的至少一部分包括根据改善过程的一个或多个参数修整所述一组逻辑地址的至少一部分。(J6)在J1至J5中任一项所述的方法的一些实施例中，修整所述一组逻辑地址的至少一部分包括：(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管理存储系统的方法，所述方法包括：检测用于减小所述存储系统的存储设备的非易失性存储器的声明容量的改善触发；以及根据所述检测到的改善触发，执行用于减小所述存储设备的所述非易失性存储器的声明容量的改善过程，所述执行包括：获取所述存储设备的所述非易失性存储器的目标容量和所述存储设备的所述非易失性存储器的当前利用率，其中，所述目标容量低于所述存储设备的所述非易失性存储器的当前容量，并且所述当前利用率与逻辑地址空间中的已分配逻辑地址相对应；判定所述存储设备的所述非易失性存储器的所述目标容量是否大于所述存储设备的所述非易失性存储器的所述当前利用率；根据确定所述目标容量大于所述当前利用率，停止修整所述已分配逻辑地址；根据确定所述目标容量不大于所述当前利用率，修整所述已分配逻辑地址的至少一部分；以及减小所述存储设备的所述非易失性存储器的声明容量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.02 US 62/044,936;2015.02.12 US 14/621,1481.一种管理存储系统的方法，所述方法包括：检测用于减小所述存储系统的存储设备的非易失性存储器的声明容量的改善触发；以及根据所述检测到的改善触发，执行用于减小所述存储设备的所述非易失性存储器的声明容量的改善过程，所述执行包括：获取所述存储设备的所述非易失性存储器的目标容量和所述存储设备的所述非易失性存储器的当前利用率，其中，所述目标容量低于所述存储设备的所述非易失性存储器的当前容量，并且所述当前利用率与逻辑地址空间中的已分配逻辑地址相对应；判定所述存储设备的所述非易失性存储器的所述目标容量是否大于所述存储设备的所述非易失性存储器的所述当前利用率；根据确定所述目标容量大于所述当前利用率，停止修整所述已分配逻辑地址；根据确定所述目标容量不大于所述当前利用率，修整所述已分配逻辑地址的至少一部分；以及减小所述存储设备的所述非易失性存储器的声明容量。2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：在检测所述改善触发之前，检测所述存储设备的所述非易失性存储器的第一磨损状况，其中，所述存储设备的所述非易失性存储器的总存储容量包括声明容量和预留空间；以及响应于检测所述第一磨损状况而执行补救动作，所述补救动作减小所述存储设备的所述非易失性存储器的预留空间而不减小所述存储设备的所述非易失性存储器的声明容量。3.如权利要求2所述的方法，其中，检测所述改善触发包括检测不同于所述第一磨损状况的第二磨损状况。4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述检测、所述执行、或所述检测和所述执行两者由所述存储设备执行。5.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述检测、所述执行、或所述检测和所述执行两者由所述存储系统的不同于所述存储设备的一个或多个子系统执行。6.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述检测、所述执行、或所述检测和所述执行两者由主机执行。7.如权利要求6所述的方法，其中，所述主机包括客户端，代表所述客户端而将数据存储在所述存储系统中。8.如权利要求6所述的方法，其中，所述主机包括所述存储系统的存储系统控制器。9.如权利要求6所述的方法，其中，所述主机包括所述存储系统的集群控制器。10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，修整所述已分配逻辑地址的至少一部分包括根据所述改善过程的一个或多个参数修整所述已分配逻辑地址的至少一部分。11.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，修整所述已分配逻辑地址的至少一部分包括：获取指定所述逻辑地址空间中的一组逻辑地址的信息；以及使映射表的与所述一组逻辑地址相关联的一个或多个逻辑地址条目无效，所述映射表用于将所述逻辑地址空间中的逻辑地址转换成所述存储设备的物理地址空间中的物理地址。12.如权利要求11所述的方法，其中，减小所述存储设备的所述非易失性存储器的声明容量包括使一定数量的逻辑地址对所述主机不可用，所述数量小于或等于与所述无效逻辑地址条目相对应的逻辑地址的数量。13.如权利要求1至12中任一项所述的方法，其中，执行用于减小所述存储设备的所述非易失性存储器的声明容量的所述改善过程进一步包括通告所述存储设备的所述非易失性存储器的减小的声明容量。14.如权利要求1至13中任一项所述的方法，进一步包括：在开始执行用于减小所述存储设备的所述非易失性存储器的声明容量的所述改善过程之后，检测用于中止对所述存储设备的所述非易失性存储器的声明容量的所述减小的指示；以及响应于检测用于中止对所述存储设备的所述非易失性存储器的声明容量的所述减小的所述指示而中止执行用于减小所述存储设备的所述非易失性存储器的声明容量的所述改善过程。15.如权利要求1至14中任一项所述的方法，其中，执行用于减小所述存储设备的所述非易失性存储器的声明容量的所述改善过程包括减少对所述存储设备的所述非易失性存储器的利用。16.如权利要求1至15中任一项所述的方法，其中，所述存储设备包括一个或多个闪存设备。17.一种存储设备，包括：非易失性存储器；一个或多个处理器；以及控制器存储器，所述控制器存储器存储有一个或多个程序，所述程序当由所述一个或多个处理器执行时使所述存储设备执行以下操作，包括：检测用于减小所述存储设备的非易失性存储器的声明容量的改善触发；以及根据所述检测到的改善触发，执行用于减小所述存储设备的所述非易失性存储器的声明容量的改善过程，所述执行包括：获取所述存储设备的所述非易失性存储器的目标容量和所述存...

【专利技术属性】
技术研发人员：A塞缪尔斯，WF克鲁格，LT张，
申请(专利权)人：桑迪士克科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US