内存系统技术方案

本发明专利技术的实施方式实现对各种数据的存储有用的内存系统。根据实施方式，内存系统具备包含多个物理块的非易失性内存和控制器。所述控制器管理包括第1命名空间和第2命名空间的多个命名空间，所述多个命名空间用于分别保存具有不同的更新频度的多种数据，所述第1命名空间用于至少保存第1种类的数据，所述第2命名空间用于保存具有比所述第1种类的数据低的更新频度的第2种类的数据。所述控制器基于按各个命名空间指定应该确保的物理资源的量的来自主机设备的要求，将第1个数的物理块作为所述第1命名空间用的物理资源进行分配，将第2个数的物理块作为所述第2命名空间用的物理资源进行分配。

Memory system

【技术实现步骤摘要】
内存系统本申请是申请日为2015年12月7日、申请号为201510887983.X、专利技术名称为“内存系统”的中国专利申请的分案申请。
本专利技术的实施方式涉及控制非易失性内存(memory)的内存系统。
技术介绍
近年来，具备非易失性内存的内存系统正在广泛普及。作为这种内存系统之一，已知基于NAND闪存技术的固态硬盘驱动器(SSD)。SSD根据其低功耗、高性能这样的特性，作为各种各样的计算机的主存储器而使用。SSD的种类有单层单元(SLC)-SSD这样的小容量/高速SSD、多层单元(MLC)-SSD、三层单元(TLC)-SSD这样的大容量SSD等。通常，在数据中心，该多种SSD根据用途而选择使用。但是，按数据种类使用专用种类的SSD这一情况，成为使数据中心的TCO(TotalCostofOwnership：总体拥有成本)增加的主要原因。
技术实现思路
本专利技术的实施方式提供对各种种类的数据的存储有用的内存系统。根据实施方式，内存系统具备包含多个物理块的非易失性内存、和控制器。所述控制器管理包括第1命名空间和第2命名空间的多个命名空间，所述多个命名空间用于分别保存具有不同的更新频度的多种数据，所述第1命名空间用于至少保存第1种类的数据，所述第2命名空间用于保存具有比所述第1种类的数据低的更新频度的第2种类的数据。所述控制器构成为基于按各个命名空间指定应该确保的物理资源的量的来自主机设备的要求，将第1个数的物理块作为所述第1命名空间用的物理资源进行分配，将第2个数的物理块作为所述第2命名空间用的物理资源进行分配。附图说明图1是表示实施方式涉及的内存系统的构成例的框图。图2是用于说明通常的阶层化存储系统与单一阶层存储系统的关系的图。图3是用于说明在该实施方式的内存系统内设定的多个阶层(tier)的图。图4是用于说明该实施方式的内存系统内的多个区域与写入到这些区域的数据的关系的图。图5是用于说明该实施方式的内存系统的命名空间管理的图。图6是用于说明该实施方式的内存系统所适用的扩展命名空间管理命令的图。图7是表示由该实施方式的内存系统执行的物理资源分配处理的时序的图。图8是表示由该实施方式的内存系统执行的物理资源分配处理的步骤的流程图。图9是表示由与该实施方式的内存系统连接的主机执行的写命令送出处理的步骤的流程图。图10是用于说明该实施方式的内存系统所适用的写命令的图。图11是表示由该实施方式的内存系统执行的写工作的处理时序的图。图12是用于说明由该实施方式的内存系统执行的垃圾回收工作以及复制目的地空闲块分配工作的图。图13是用于说明由该实施方式的内存系统执行的写数据量计数处理的图。图14是表示由该实施方式的内存系统执行的写数据量计数处理的步骤的流程图。图15是表示由该实施方式的内存系统执行的写入放大(WA)算出处理的步骤的流程图。图16是表示从该实施方式的内存系统向主机发送的返回数据的例子的图。图17是表示由该实施方式的内存系统执行的计数器复位处理的步骤的流程图。图18是表示该实施方式的内存系统所适用的扩展垃圾回收控制命令的图。图19是表示由该实施方式的内存系统执行的垃圾回收工作的步骤的流程图。图20是用于说明由该实施方式的内存系统执行的控制耐久码与ECC的比率的处理的图。图21是用于说明由该实施方式的内存系统执行的编码处理以及解码处理的图。图22是表示该实施方式的内存系统内的耐久码编码器的构成例的框图。图23是表示由该实施方式的内存系统执行的编码处理的步骤的流程图。图24是表示由该实施方式的内存系统执行的写控制处理的步骤的流程图。图25是表示该实施方式的内存系统所适用的闪存阵列的构成的图。图26是表示该实施方式的闪存阵列存储器的构成的图。图27是表示该实施方式的闪存阵列存储器的另一构成的图。图28是用于说明该实施方式的闪存阵列存储器内的SSD各自的总容量与应该分配给阶层的物理资源的量的关系的图。图29是用于说明该实施方式的闪存阵列存储器的写工作的图。图30是表示该实施方式的主机的构成例的框图。图31是表示包括该实施方式的内存系统和主机的计算机的构成例的图。具体实施方式以下，参照附图来说明实施方式。首先，参照图1，说明包括一个实施方式涉及的内存系统的信息处理系统1的构成。该内存系统是构成为向非易失性内存写入数据并从非易失性内存读取数据的半导体存储设备。该内存系统例如作为基于NAND闪存技术的固态硬盘驱动器(SSD)3而实现。信息处理系统1包括主机(主机设备)2和SSD3。主机2是服务器、个人计算机这样的信息处理装置。SSD3可以用作作为主机2发挥功能的信息处理装置的主存储器。SSD3既可以内置于信息处理装置，也可以经由电缆或网络与信息处理装置连接。作为用于将主机2与SSD3彼此连接的接口，可以使用SCSI、串行连接方式的SCSI(SerialAttachedSCSI(SAS))、ATA、串行ATA(SerialATA(SATA))、PCIExpress(PCIe)、Ethernet(注册商标)、光纤通道(Fibrechannel)等。SSD3具备控制器4、非易失性内存(NAND内存)5以及DRAM6。NAND内存5没有限定，但可以包含多个NAND闪存芯片。NAND内存5包括许多NAND块(物理块)B0～Bm-1。物理块B0～Bm-1作为擦除单位发挥功能。物理块有时也被称为“块”或“擦除块”。物理块B0～Bm-1包括许多页(物理页)。也即，物理块B0～Bm-1各自包括页P0～Pn-1。在NAND内存5中，数据的读取以及数据的写入以页为单位而执行。数据的擦除以物理块为单位而执行。控制器4经由Toggle、ONFI这样的NAND接口13与作为非易失性内存的NAND内存5电连接。控制器4可以作为构成为执行NAND内存5的数据管理和NAND内存5的块管理的闪存转换层(FTL：FlashTranslationLayer)发挥功能。数据管理包括(1)表示逻辑块地址(LBA)与物理地址之间的对应关系的映射信息的管理、(2)用于隐藏页单位的读/写和块单位的擦除工作的处理等。LBA与物理地址之间的映射的管理，使用查找表(LUT)33而执行。与某LBA对应的物理地址表示该LBA的数据被写入的NAND内存5内的存储位置。物理地址包括物理页地址和物理块地址。物理页地址被分配给全部页，另外，物理块地址被分配给全部物理块。向页的数据写入，每一个擦除周期仅能够进行一次。因此，控制器4将向同一LBA的写入(覆写)映射到NAND内存5上的另外的页。也即，控制器4向该另外的页写入数据。并且，控制器4更新查找表(LUT)33，将该LBA与该另外的页进行关联，并且使原来的页(即与该LBA关联的旧数据)无效化。块管理包括不良块的管理、耗损均衡(wearleveling)和垃圾回收等。耗损均衡是用于使物理块各自的编程/擦除次数平衡化的工作。垃圾回收是用于生成NAND内存5内的空闲空间的工作。在垃圾回收工作中，为了使NAND内存5的空闲块的个数增加，将有效数据和无效数据混在的几个对象块内的全部有效数据复制到另外的块(例如空闲块)。并且，在垃圾回收工作中，更新查找表(LUT)33，将复制后的有效数据的LBA分别映射到正确的物理地址。通过将有效数据复制到另本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内存系统，具备：包含多个物理块的非易失性内存；和控制器，其构成为管理多个命名空间，所述多个命名空间用于将所述非易失性内存逻辑上分割成多个区域，所述控制器构成为：从主机设备接收要求创建第1命名空间的第1要求，所述第1要求对所述第1命名空间用的逻辑地址的数量和应该确保所述第1命名空间用的物理资源的量这两方进行指定，所述物理资源的量表示应该确保所述第1命名空间用的物理块的个数或应该确保所述第1命名空间的超额配置区域用的物理块的个数，创建所述第1命名空间，在由所述第1要求指定的所述物理资源的量表示应该确保所述第1命名空间用的物理块的个数的情况下，将由所述第1要求指定的个数的物理块分配给所述第1命名空间，将从由所述第1要求指定的个数的物理块的容量减去供由所述第1要求指定的数量的逻辑地址进行映射的用户区域的容量而剩余的容量作为所述第1命名空间的超额配置区域进行分配，在由所述第1要求指定的所述物理资源的量表示应该确保所述第1命名空间的超额配置区域用的物理块的个数的情况下，将由所述第1要求指定的个数的物理块作为所述第1命名空间的超额配置区域进行分配，将与所述第1命名空间的ID关联的写数据向与所述第1命名空间对应的所述非易失性内存的第1区域写入。...

【技术特征摘要】
2015.07.23 JP 2015-1457121.一种内存系统，具备：包含多个物理块的非易失性内存；和控制器，其构成为管理多个命名空间，所述多个命名空间用于将所述非易失性内存逻辑上分割成多个区域，所述控制器构成为：从主机设备接收要求创建第1命名空间的第1要求，所述第1要求对所述第1命名空间用的逻辑地址的数量和应该确保所述第1命名空间用的物理资源的量这两方进行指定，所述物理资源的量表示应该确保所述第1命名空间用的物理块的个数或应该确保所述第1命名空间的超额配置区域用的物理块的个数，创建所述第1命名空间，在由所述第1要求指定的所述物理资源的量表示应该确保所述第1命名空间用的物理块的个数的情况下，将由所述第1要求指定的个数的物理块分配给所述第1命名空间，将从由所述第1要求指定的个数的物理块的容量减去供由所述第1要求指定的数量的逻辑地址进行映射的用户区域的容量而剩余的容量作为所述第1命名空间的超额配置区域进行分配，在由所述第1要求指定的所述物理资源的量表示应该确保所述第1命名空间的超额配置区域用的物理块的个数的情况下，将由所述第1要求指定的个数的物理块作为所述第1命名空间的超额配置区域进行分配，将与所述第1命名空间的ID关联的写数据向与所述第1命名空间对应的所述非易失性内存的第1区域写入。2.根据权利要求1所述的内存系统，其中，所述控制器构成为：从所述主机设备接收要求创建第2命名空间的第2要求，所述第2要求对所述第2命名空间用的逻辑地址的数量和应该确保所述第2命名空间用的物理资源的量这两方进行指定，所述物理资源的量表示应该确保所述第2命名空间用的物理块的个数或应该确保所述第2命名空间的超额配置区域用的物理块的个数，创建所述第2命名空间，在由所述第2要求指定的所述物理资源的量表示应该确保所述第2命名空间用的物理块的个数的情况下，将由所述第2要求指定的个数的物理块分配给所述第2命名空间，将从由所述第2要求指定的个数的物理块的容量减去供由所述第2要求指定的数量的逻辑地址进行映射的用户区域的容量而剩余的容量作为所述第2命名空间的超额配置区域进行分配，在由所述第2要求指定的所述物理资源的量表示应该确保所述第2命名空间的超额配置区域用的物理块的个数的情况下，将由所述第2要求指定的个数的物理块作为所述第2命名空间的超额配置区域进行分配，将与所述第2命名空间的ID关联的写数据向与所述第2命名空间对应的所述非易失性内存的第2区域写入。3.根据权利要求2所述的内存系统，其中，所述第1命名空间用于保存第1种类的数据，所述第2命名空间用于保存具有比所述第1种类的数据低的更新频度的第2种类的数据，所述第2命名空间用的超额配置区域的容量相对于所述第2命名空间的用户区域的容量的比率，低于所述第1命名空间用的超额配置区域的容量相对于所述第1命名空间的用户区域的容量的比率。4.根据权利要求2所述的内存系统，其中，所述控制器构成为：在接收到所述第1要求或所述第2要求的情况下，基于所述非易失性内存的没有保存有效数据的物理块的个数来判定是否能够分配由所述接收到的要求指定的个数的物理块，在不能分配所述指定的个数的物理块的情况下，将错误的答复通知给所述主机设备。5.根据权利要求1或2所述的内存系统，其中，所述控制器构成为执行用于使数据分散到多个存储设备的条带化控制，所述多个存储设备各自包含...

【专利技术属性】
技术研发人员：菅野伸一，
申请(专利权)人：东芝存储器株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP