大容量存储设备的地址转换方法与装置制造方法及图纸

本申请提供大容量存储设备的地址转换方法与装置，其中，存储设备包括地址转换装置，地址转换装置包括基础存储块，基础存储块存储地址转换表的条目的至少部分，地址转换表的条目记录了逻辑地址与物理地址的映射关系。

【技术实现步骤摘要】
大容量存储设备的地址转换方法与装置
本申请涉及大容量存储设备，尤其涉及大容量存储设备的地址转换方法与装置。
技术介绍
图1展示了固态存储设备的框图。固态存储设备(SolidStateDrive，SSD)102同主机相耦合，用于为主机提供存储能力。主机同固态存储设备102之间可通过多种方式相耦合，耦合方式包括但不限于通过例如SATA(SerialAdvancedTechnologyAttachment，串行高级技术附件)、SCSI(SmallComputerSystemInterface，小型计算机系统接口)、SAS(SerialAttachedSCSI，串行连接SCSI)、IDE(IntegratedDriveElectronics，集成驱动器电子)、USB(UniversalSerialBus，通用串行总线)、PCIE(PeripheralComponentInterconnectExpress,PCIe，高速外围组件互联)、NVMe(NVMExpress，高速非易失存储)、以太网、光纤通道、无线通信网络等连接主机与固态存储设备102。主机可以是能够通过上述方式同存储设备相通信的信息处理设备，例如，个人计算机、平板电脑、服务器、便携式计算机、网络交换机、路由器、蜂窝电话、个人数字助理等。存储设备102包括接口103、控制部件104、一个或多个NVM芯片105以及DRAM(DynamicRandomAccessMemory，动态随机访问存储器)110。NAND闪存、相变存储器、FeRAM(FerroelectricRAM，铁电存储器)、MRAM(MagneticRandomAccessMemory，磁阻存储器)、RRAM(ResistiveRandomAccessMemory，阻变存储器)等是常见的NVM。接口103可适配于通过例如SATA、IDE、USB、PCIE、NVMe、SAS、以太网、光纤通道等方式与主机交换数据。控制部件104用于控制在接口103、NVM芯片105以及DRAM110之间的数据传输，还用于存储管理、主机逻辑地址到闪存物理地址映射、擦除均衡、坏块管理等。控制部件104可通过软件、硬件、固件或其组合的多种方式实现，例如，控制部件104可以是FPGA(Field-programmablegatearray，现场可编程门阵列)、ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，应用专用集成电路)或者其组合的形式。控制部件104也可以包括处理器或者控制器，在处理器或控制器中执行软件来操纵控制部件104的硬件来处理IO(Input/Output)命令。控制部件104还可以耦合到DRAM110，并可访问DRAM110的数据。在DRAM可存储FTL表和/或缓存的IO命令的数据。控制部件104包括闪存接口控制器(或称为介质接口控制器、闪存通道控制器)，闪存接口控制器耦合到NVM芯片105，并以遵循NVM芯片105的接口协议的方式向NVM芯片105发出命令，以操作NVM芯片105，并接收从NVM芯片105输出的命令执行结果。已知的NVM芯片接口协议包括“Toggle”、“ONFI”等。存储介质上通常按页来存储和读取数据。而按块来擦除数据。块(也称物理块)包含多个页。存储介质上的页(称为物理页)具有固定的尺寸，例如17664字节。物理页也可以具有其他的尺寸。在固态存储设备中，利用FTL(FlashTranslationLayer，闪存转换层)来维护从逻辑地址到物理地址的映射信息。逻辑地址构成了操作系统等上层软件所感知到的固态存储设备的存储空间。物理地址是用于访问固态存储设备的物理存储单元的地址。在现有技术中还可利用中间地址形态实施地址映射。例如将逻辑地址映射为中间地址，进而将中间地址进一步映射为物理地址。对于大多数NVM存储介质，访问其的物理地址是例如页地址。提供从逻辑地址到物理地址的转换的装置被称为FTL表(也称为地址转换表)。FTL表是固态存储设备中的重要元数据。通常FTL表的数据项记录了固态存储设备中以数据页为单位的地址映射关系。大容量固态存储设备的FTL表具有较大的尺寸，例如若干GB。FTL表包括多个FTL表条目(或称表项)。在申请号为201510430174.6的中国专利申请中提供了FTL表结构的示例。在一个例子中，每个FTL表条目中记录了一个逻辑页地址与一个物理页的对应关系。在又一个例子中，每个FTL表条目中记录了逻辑块地址与物理块地址的对应关系。在依然又一个例子中，FTL表中记录逻辑块地址与物理块地址的映射关系，和/或逻辑页地址与物理页地址的映射关系。FTL表条目也可以记录逻辑地址与一个或多个物理地址的映射关系。在依然又一个例子中，在连续的内存地址空间中存储FTL表，每个FTL表条目中记录物理地址，而以每个FTL表条目自身的内存地址代表对应于物理地址的逻辑地址。FTL表条目的数量依赖于固态存储设备逻辑地址空间的大小以及每个FTL表条目所代表的存储单元的大小。固态存储设备的控制器工作时需要频繁访问FTL表。在读取NVM存储介质时，通过逻辑地址查询FTL表以获得存储数据的NVM存储介质的物理地址。在写入NVM存储介质时，为写入的数据分配物理地址，并在FTL中记录写入的逻辑地址与物理地址的对应关系。在发生GC(垃圾回收)、擦除均衡等操作时，逻辑地址与物理地址的映射关系发生改变，需要更新FTL。已经存在多种访问FTL的技术方案。在中国专利技术专利申请CN201610346104.7中提供了FTL表快速访问方法与装置，将其通过引用并入本专利技术。
技术实现思路
FTL表的特点包括表项数量多(常见的固态存储设备中要管理数亿条FTL表条目)、每个条目的尺寸小(约几个到十几个字节)、访问随机性强(对FTL表条目的访问分布在整个表空间而缺乏局部性)。并且由于要支持大容量的固态存储设备，所以经常需要进行超过4GB的内存空间的访问。为存储GB级的数据，一般采用DRAM(DynamicRandomAccessMemory，动态随机访问存储器)。而DRAM的访问延迟无法匹配CPU(CentralProcessingUnit，中央处理单元)等高速处理部件，并严重影响存储控制器的处理性能。传统地，采用Cache(高速缓冲存储器)作为存储中间层，通过缓存DRAM中的部分数据来为CPU提供高速数据访问能力。本申请的目的在于提供大容量存储设备的地址转换方法及其装置。根据本申请的第一方面，提供了根据本申请第一方面的第一存储设备，其中，包括地址转换装置，地址转换装置包括基础存储块，基础存储块存储地址转换表的条目的至少部分，地址转换表的条目记录了逻辑地址与物理地址的映射关系。根据本申请的第一方面的第一存储设备，提供了根据本申请第一方面的第二存储设备，其中，逻辑地址包括互不重叠的进程标识符和虚拟页地址，进程标识符用于确定基础存储块的基地址，虚拟页地址用于确定地址转换表的条目的至少部分在基础存储块内的存储位置。根据本申请的第一方面的第一或第二存储设备，提供了根据本申请第一方面的第三存储设备，其中，闪存转换装置还包括扩展存储块；扩展存储块存储地址转换表的条目的第二部分；地址转换表的条目的第一部分与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种存储设备，包括地址转换装置，所述地址转换装置包括基础存储块，基础存储块存储地址转换表的条目的至少部分，地址转换表的条目记录了逻辑地址与物理地址的映射关系。

【技术特征摘要】
2017.12.28 CN 20171145363951.一种存储设备，包括地址转换装置，所述地址转换装置包括基础存储块，基础存储块存储地址转换表的条目的至少部分，地址转换表的条目记录了逻辑地址与物理地址的映射关系。2.根据权利要求1所述的存储设备，其特征在于，所述逻辑地址包括互不重叠的进程标识符和虚拟页地址，所述进程标识符用于确定所述基础存储块的基地址，所述虚拟页地址用于确定所述地址转换表的条目的至少部分在所述基础存储块内的存储位置。3.根据权利要求1或2所述的存储设备，其特征在于，所述闪存转换装置还包括扩展存储块；所述扩展存储块存储所述地址转换表的条目的第二部分；所述地址转换表的条目的第一部分与第二部分的组合为同所述逻辑地址对应的物理地址。4.根据权利要求3所述的存储设备，其特征在于，所述逻辑地址包括互不重叠的扩展存储块地址和偏移，所述扩展存储块地址用于在所述扩展存储块中寻址数据单元，所述偏移用于在所述数据单元内确定所述第二部分。5.根据权利要求2所述的存储设备，其特征在于，所述进程标识符为所述逻辑地址中指示命名空间标识符的部分。6.一种内存管理单元，用于将逻辑地址转换为物理地址，其特征在于，所述内存管理单元包括第一页表和第二页表；所述第一页表的条目存储所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：古进，
申请(专利权)人：贵阳忆芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州,52