本发明专利技术提供了在多次突然断电(SPO)的情况下运行改进的垃圾收集(GC)策略的存储器系统及其组件。这种存储器系统包括：存储器装置，包括单层单元(SLC)存储块和多层单元(MLC)存储块，SLC存储块被分组为SLC超级块(SLC SB)，MLC存储块被分组为MLC超级块(MLC SB)；以及存储器控制器，运行闪存转换层(FTL)以执行垃圾收集(GC)操作。存储器控制器在突然断电(SPO)之后，通过将在SPO之前开放的、具有用户数据的每个MLC SB确定为不安全超级块(UB)，将来自UB中的选择UB中的页面的数据复制到SLC SB中的页面，并且将来自SLC SB中的页面的数据复制到未被确定为UB的选择MLC SB中的页面来执行GC操作。
【技术实现步骤摘要】
用于存储器系统的垃圾收集策略及执行该垃圾收集的方法相关申请的交叉引用本申请要求于2018年4月4日提交的申请号为62/652,587的美国临时申请的权益，该美国临时申请的全部内容通过引用并入本文。
本公开的实施例涉及一种用于存储器系统，特别是基于闪存的存储器系统的垃圾收集策略及执行该垃圾收集的方法。
技术介绍
计算机环境范例已经转变成可以被随时随地使用的普适计算系统。因此，诸如移动电话、数码相机以及笔记本计算机的便携式电子装置的使用已经迅速增加。这些便携式电子装置通常使用具有存储器装置的存储器系统，即数据存储装置。数据存储装置用作便携式电子装置的主存储器装置或辅助存储器装置。由于使用存储器装置的数据存储装置没有移动部件，因此该数据存储装置提供优良的稳定性、耐用性、高信息访问速度以及低功耗。具有这些优点的数据存储装置的示例包括通用串行总线(USB)存储器装置、具有各种接口的存储卡和固态硬盘(SSD)。SSD可以包括闪速存储器组件和控制器，该控制器包括将闪速存储器组件桥接至SSD输入/输出(I/O)接口的电子器件。SSD控制器可以包括运行诸如固件的功能组件的嵌入式处理器。SSD功能组件通常是特定于装置的，并且在大多数情况下可被更新。两种主要类型的闪速存储器以NAND逻辑门和NOR逻辑门命名。各个闪速存储器单元表现出与其相应栅极的内部特性类似的内部特性。NAND型闪速存储器可以通常远小于整个存储器空间的块(或页面)而被写入和读取。NOR型闪速存储器允许单个机器字(字节)写入到擦除位置或被独立读取。NAND型闪速存储器主要在存储卡、USB闪存驱动器、固态硬盘(SSD)和类似产品中操作，以用于一般的数据存储和传输。例如NAND型闪速存储器系统的基于闪存的存储装置包括闪存转换层(FTL)，FTL为固件，FTL的一个作用是执行存储器装置的逻辑地址和物理地址之间的地址转换，即逻辑至物理(L2P)映射，也称为逻辑块寻址(LBA)。FTL还执行垃圾收集(GC)，GC是确保有足够数量的空闲页面以用于写入操作的进程。GC进程通过例如选择超级块(SB)、将有效页面的数据移动到SB并且从SB擦除物理块来在存储器装置中获得可用的空闲区域。为了满足服务质量(QoS)要求，通常在FTL中实施GC触发和节流算法。该算法的主旨是将GC工作分成小部分，以找到主机和GC写入操作之间的平衡。有时，存储装置会经受电力供应被突然切断或中断的突然断电(SPO)。因此，存储装置通常具有突然断电恢复(SPOR)方法以保持数据一致性和完整性。在NAND型闪速存储装置的情况下，对于SPOR方法有几个考虑因素。一个这样的考虑因素涉及GC。在此背景下，提出了本专利技术的实施例。
技术实现思路
本专利技术的各方面包括存储器系统，特别是基于闪存的NAND型存储器系统。根据一方面，一种存储器系统包括：存储器装置，包括单层单元(SLC)存储块和多层单元(MLC)存储块，每个存储块包括页面，SLC存储块中的至少一些SLC存储块被分组为SLC超级块(SLCSB)，并且MLC存储块中的至少一些MLC存储块被分组为MLC超级块(MLCSB)；以及存储器控制器，被配置成运行闪存转换层(FTL)以执行包括垃圾收集(GC)操作的操作。存储器控制器在突然断电(SPO)之后，通过将在SPO之前开放的、具有用户数据的每个MLCSB确定为不安全超级块(UB)，将来自UB中的选择UB中的页面的数据复制到SLCSB中的页面，并且将来自SLCSB中的页面的数据复制到未被确定为UB的选择MLCSB中的页面来执行GC操作。本专利技术的另一方面包括调用GC操作的方法，该方法可以由存储器控制器及其组件来执行。在这方面，本专利技术的另一方面提供一种对存储器系统执行垃圾收集(GC)操作的方法，该存储器系统包括存储器装置，该存储器装置包括单层单元(SLC)存储块和多层单元(MLC)存储块，每个存储块包括页面，SLC存储块中的至少一些SLC存储块被分组为SLC超级块(SLCSB)，并且MLC存储块中的至少一些MLC存储块被分组为MLCSB。该方法包括：将在多次SPO中的第一次SPO之前开放的、具有用户数据的每个MLCSB确定为不安全SB(UB)；在第一次SPO和后续SPO之后的多个重建时间间隔(RTI)中的每一个期间，分别将来自UB中的选择UB中的页面的数据复制到SLCSB中的至少一些SLCSB中的页面，直到选择UB只包含无效数据，每个RTI是从相应SPO之后的通电开始的设定时间；擦除选择UB中的无效数据；并且将来自从选择UB复制了数据的SLCSB中的页面的数据复制到未被确定为UB的选择MLCSB中的页面，直到选择MLCSB已满。从以下描述中，本专利技术的其它方面将变得显而易见。附图说明图1是示出根据本专利技术的实施例的存储器系统的框图。图2是示出根据本专利技术的实施例的存储器系统的框图。图3是示出根据本专利技术的实施例的存储器系统的存储器装置的存储块的电路图。图4是示出根据本专利技术的实施例的超级块(SB)结构的示图。图5是示出根据本专利技术的实施例的第一次突然断电(SPO)之前多层单元超级块(MLCSB)的状态的示图。图6是示出根据本专利技术的实施例的通电之后重建时间间隔(RTI)结束时图5的MLCSB的状态以及第一单层单元超级块(SLCSB)的状态的示图，其中MLCSB被标记为不安全块(UB)，UB的某些页面被复制到第一SLCSB。图7是示出根据本专利技术的实施例的第二次SPO之前图6的UB和SLCSB的状态的示图。图8是示出根据本专利技术的实施例的第五次SPO之后RTI结束时包括UB和第一SLCSB以及第二SLCSB和第三SLCSB的超级块的状态的示图。图9是示出根据本专利技术的实施例的第六次SPO之前SB的状态的示图。图10是示出根据本专利技术的实施例的第八次SPO之前SB的状态的示图。图11是示出根据本专利技术的实施例的第十次SPO之后RTI结束时SB的状态的示图。图12是示出根据本专利技术的实施例的第十二次SPO之后RTI结束时SB的状态的示图。图13是示出根据本专利技术的实施例的用于执行GC操作策略的进程中的步骤的流程图。具体实施方式下面参照附图更详细地描述各个实施例。然而，本专利技术可以不同的形式实施并且因此不应被解释为限于本文阐述的实施例。而是，提供这些实施例使得本公开彻底且完整，并且向本领域技术人员充分传达本专利技术的范围。此外，本文对“实施例”、“另一实施例”等的参考不一定仅针对一个实施例，并且对任意这种短语的不同参考不一定针对相同的实施例。在整个公开中，相同的附图标记在本专利技术的附图和实施例中表示相同的部件。本专利技术可以包括如下列的多种方式来实施：进程；设备；系统；物质的组成；在计算机可读存储介质上实现的计算机程序产品；和/或处理器，诸如适于执行存储在联接至处理器的存储器上和/或由联接至处理器的存储器提供的指令的处理器。在本说明书中，这些实施例或本专利技术可以采用的任意其它形式可以被称为技术方案。通常，可以在本专利技术的范围内改变所公开的进程的步骤的顺序。除非另有说明，否则被描述为适于执行任务的、诸如处理器或存储器的组件可以被实施为临时配置为在给定时间执行该任务的通用组件或者被制造为执行该任务的专用组件。如本文所使用的，术语“处理器”等是指适于处理诸如计算机程序指令的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种存储器系统，包括：存储器装置，包括单层单元存储块，即SLC存储块和多层单元存储块，即MLC存储块，每个存储块包括页面，所述SLC存储块中的至少一些SLC存储块被分组为SLC超级块，即SLC SB，并且所述MLC存储块中的至少一些MLC存储块被分组为MLC超级块，即MLC SB；以及存储器控制器，运行闪存转换层，即FTL以执行包括垃圾收集操作，即GC操作的操作，其中所述存储器控制器在突然断电，即SPO之后，通过将在所述SPO之前开放的、具有用户数据的每个MLC SB确定为不安全超级块，即UB，将来自所述UB中的选择UB中的页面的数据复制到所述SLC SB中的页面，并且将来自所述SLC SB中的页面的数据复制到未被确定为UB的选择MLC SB中的页面来执行所述GC操作。
【技术特征摘要】
2018.04.04 US 62/652,5871.一种存储器系统，包括：存储器装置，包括单层单元存储块，即SLC存储块和多层单元存储块，即MLC存储块，每个存储块包括页面，所述SLC存储块中的至少一些SLC存储块被分组为SLC超级块，即SLCSB，并且所述MLC存储块中的至少一些MLC存储块被分组为MLC超级块，即MLCSB；以及存储器控制器，运行闪存转换层，即FTL以执行包括垃圾收集操作，即GC操作的操作，其中所述存储器控制器在突然断电，即SPO之后，通过将在所述SPO之前开放的、具有用户数据的每个MLCSB确定为不安全超级块，即UB，将来自所述UB中的选择UB中的页面的数据复制到所述SLCSB中的页面，并且将来自所述SLCSB中的页面的数据复制到未被确定为UB的选择MLCSB中的页面来执行所述GC操作。2.根据权利要求1所述的存储器系统，其中在所述GC操作期间，由所述存储器系统从外部源接收的新的数据被写入到所述SLCSB中的页面。3.根据权利要求1所述的存储器系统，其中在从所述SPO之后的通电开始的重建时间间隔，即RTI期间，所述存储器控制器加载并恢复先前存储在所述SLC存储块中的关键元数据。4.根据权利要求3所述的存储器系统，其中所述存储器控制器在后续多次SPO中的每一次之后继续执行所述GC操作，以将来自所述选择UB中的所有页面的所有数据复制到所述SLCSB中的页面。5.根据权利要求1所述的存储器系统，其中在将来自所述SLCSB中的页面的数据复制到所述选择MLCSB中的页面期间，所述存储器控制器使用GC节流来管理用于外部接收的新的数据的空闲空间。6.根据权利要求1所述的存储器系统，其中在执行所述GC操作期间，所述存储器控制器不允许从所述MLC存储块之中的开放MLC存储块读取数据。7.根据权利要求6所述的存储器系统，其中在后续多次SPO中的每一次之后执行所述GC操作期间，所述存储器控制器继续将来自所述SLCSB中的页面的数据复制到所述选择MLCSB中的页面。8.根据权利要求4所述的存储器系统，其中在所述后续多次SPO中的第m次SPO之后，当所述选择UB只包含无效数据时，所述存储器控制器擦除所述选择UB。9.根据权利要求8所述的存储器系统，在所述后续多次SPO中的第n次SPO之后，其中n大于m，当所述选择MLCSB已满时，所述选择MLCSB被关闭，并且从其复制了所述选择MLCSB的数据的所述SLCSB被擦除。10.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：伊戈尔·诺瓦格伦，安德瑞·蔻南，
申请(专利权)人：爱思开海力士有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国,KR
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