能从非正常关机迅速恢复的非易失性存储系统技术方案

本发明专利技术题为“能从非正常关机迅速恢复的非易失性存储系统”。本发明专利技术公开了一种设备，其包括多个非易失性存储器单元和连接到多个非易失性存储器单元的控制电路。控制电路被配置为从主机接收写入命令并且识别与临时数据相关联的写入命令。在恢复操作中，从重建的控制数据中省略与临时数据相关联的控制数据。

【技术实现步骤摘要】
能从非正常关机迅速恢复的非易失性存储系统
技术介绍
许多电子设备都利用存储器系统。通常，存储器系统包括非易失性存储器，诸如闪存存储器。包括存储器系统或连接到存储器系统的电子设备通常被称为主机。包括半导体存储器的存储器系统可通过接口与主机通信。在一些情况下，多于一个数据存储设备可通过一个或多个接口与主机系统通信。包括半导体存储器的存储器系统可包括与控制器通信的一个或多个非易失性存储器管芯。例如，存储器总线可将非易失性存储器管芯与存储器系统中的控制器连接。附图说明类似编号的元件是指不同图中的共同部件。图1是连接到主机的存储器系统的一个实施方案的框图。图2是前端处理器电路的一个实施方案的框图。前端处理器电路是控制器的一部分。图3是后端处理器电路的一个实施方案的框图。在一些实施方案中，后端处理器电路是控制器的一部分。图4是存储器封装件的一个实施方案的框图。图5是存储器管芯的一个实施方案的框图。图6示出了与控制数据相关联的存储器系统的部件的示例。图7示出了存储在非易失性存储器中的开放块中的数据的示例。图8示出了从非正常关机恢复的步骤的示例。图9示出了将存储器系统配置为具有小于限制的恢复时间的方法的示例。图10示出了具有顺序开放块和非顺序开放块的非易失性存储器的示例。图11示出了在存储器系统中复制控制数据的方法的示例。图12示出了在存储器系统中写入临时数据和非临时数据的方法的示例。图13示出了包括用于临时数据的开放块的非易失性存储器的示例。图14示出了在存储器系统中复制控制数据的方法的示例。图15示出了在分离临时数据的存储器系统中从非正常关机恢复的方法的示例。图16示出了操作存储器系统的方法的示例。具体实施方式在一些非易失性存储系统中，控制数据可以存储在易失性存储器中并且可以间隔地复制到非易失性存储器中。断电可能会导致非正常关机(UGSD)，这可能会导致易失性存储器中尚未复制到非易失性存储器的任何控制数据的丢失。在从非正常关机的恢复操作期间，控制数据可被重建(例如，通过执行开放块的扫描以识别未反映在存在于非易失性存储器中的控制数据中的存储数据)。此类重建可能花费大量时间，并且在一些情况下可能会超过时间限制。在重建控制数据之前，存储器系统可能无法从主机执行读取命令，这可能会影响主机恢复时间。如何从此类UGSD迅速恢复提出了可由本技术的各方面解决的技术问题。根据此处提出的一些示例，可以管理未复制的控制数据(易失性存储器中未被复制到非易失性存储器的控制数据)的量，以确保重建控制数据的时间不会过多。可以监测主机写入命令(例如，以识别写入了多少顺序数据和多少非顺序数据)。可以根据对这些主机写入命令的监测来确定用于将控制数据从易失性存储器复制到非易失性存储器的频率。例如，重建与给定量(例如，100MB)的顺序数据相关联的控制数据比针对相同量的非顺序数据重建控制数据更快。基于主机写入工作负载(接收到多少顺序数据和非顺序数据)，可以调整复制控制数据的频率以确保重建控制数据的估计时间保持在适当水平(例如，低于预定时间限制)。可以随着主机写入工作负载的变化来适当地调整控制数据复制频率(例如，由重建控制数据的估计时间确定频率，使得重建的最大估计时间小于时间限制)。根据主机写入工作负载来调整控制数据复制频率可以为及时的UGSD恢复问题提供技术解决方案。此类解决方案可通过使得能够在存储器系统中迅速重建控制数据来改善存储器系统的操作，这使得能够在UGSD之后迅速执行主机读取命令。根据此处提出的一些示例，当接收主机写入命令时，非易失性存储系统可识别主机在恢复期间响应于非正常关机而将不需要的临时数据(例如，页面或交换文件数据、由浏览器使用的高速缓存文件和/或应用程序创建的临时文件)。例如，主机在发送对应的写入命令时可能将某些写入数据识别为临时的。非易失性存储系统可将临时数据存储在专用区域(例如，一个或多个专用块)中。在从非正常关机的恢复操作期间，非易失性存储系统可例如通过在扫描开放块时省略与临时数据相关联的任何专用区域来在重建控制数据时省略与临时数据相关联的控制数据。因此，不会重建与临时数据相关联的控制数据。减少要重建的控制数据的量可以使重建更快，从而允许更快的恢复操作，并且可以为及时UGSD恢复的问题提供技术解决方案。此类解决方案可通过使得能够在存储器系统中迅速重建控制数据来改善存储器系统的操作，这使得能够在UGSD之后迅速执行主机读取命令。临时数据的单独处理可与根据写入工作负载来调整控制数据复制频率相结合(例如，在估计重建控制数据的时间时，可以省略与临时数据相关联的控制数据)。图1是连接到主机120的存储器系统100的一个实施方案的框图。存储器系统100可以实现本文提议的技术。许多不同类型的存储器系统可与本文提出的技术一起使用。一个示例性存储器系统为固态驱动器(“SSD”)。存储器系统包括控制器102、用于存储数据的非易失性存储器104、以及本地存储器(例如，DRAM/ReRAM)106。控制器102包括前端处理器电路(FEP)110和一个或多个后端处理器电路(BEP)112。在一个实施方案中，FEP110电路在ASIC上实现。在一个实施方案中，每个BEP电路112在单独ASIC上实现。用于BEP电路112和FEP电路110中的每一者的ASIC在同一半导体上实现，使得控制器102被制造为片上系统(“SoC”)。FEP110和BEP112均包括其本身的处理器。在一个实施方案中，FEP110和BEP112用作主从配置，其中FEP110是主设备，并且每个BEP112是从设备。例如，FEP电路110实现闪存转换层，该闪存转换层执行存储器管理(例如，垃圾收集、损耗均衡等)、逻辑到物理地址转换、与主机的通信、DRAM(本地易失性存储器)的管理以及SSD(或其他非易失性存储系统)的整体操作的管理。BEP电路112根据FEP电路110的请求来管理存储器封装件/管芯中的存储器操作。例如，BEP电路112可进行读取、擦除和编程过程。另外，BEP电路112可执行缓冲器管理，设置FEP电路110所需的特定电压电平，执行纠错(ECC)，控制到存储器封装件的接口(例如，切换模式接口)等。在一个实施方案中，每个BEP电路112负责其本身的一组存储器封装件。在一个实施方案中，非易失性存储器104包括多个存储器封装件。每个存储器封装件都包括一个或多个存储器管芯。因此，控制器102连接到一个或多个非易失性存储器管芯。在一个实施方案中，存储器封装件104中的每个存储器管芯利用NAND闪存存储器(包括二维NAND闪存存储器和/或三维NAND闪存存储器)。在其他实施方案中，存储器封装件可包括其他类型的存储器。控制器102经由接口130与主机120通信，该接口实现PCIExpress(PCIe)上的NVMExpress(NVMe)。为了与存储器系统100一起工作，主机120包括主机处理器122、主机存储器124和PCIe接口12本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种设备，包括：/n多个非易失性存储器单元；以及/n连接到所述多个非易失性存储器单元的控制电路，所述控制电路被配置为从主机接收写入命令，识别与临时数据相关联的写入命令，并且响应于非正常关机而在恢复操作中从重建的控制数据中省略与所述临时数据相关联的控制数据。/n

【技术特征摘要】
20190116 US 16/249,4791.一种设备，包括：
多个非易失性存储器单元；以及
连接到所述多个非易失性存储器单元的控制电路，所述控制电路被配置为从主机接收写入命令，识别与临时数据相关联的写入命令，并且响应于非正常关机而在恢复操作中从重建的控制数据中省略与所述临时数据相关联的控制数据。


2.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制电路被配置为根据与来自所述主机的所述写入命令一起提供的指示符来识别与临时数据相关联的写入命令。


3.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制电路被配置为将所述临时数据存储在所述多个非易失性存储器单元的专用于存储所述临时数据的一个或多个专用块中。


4.根据权利要求3所述的设备，其中所述控制电路被配置为通过扫描所述多个非易失性存储器单元的开放块、省略所述一个或多个专用块来在易失性存储器中重建控制数据。


5.根据权利要求1所述的设备，其中所述临时数据包括以下各项中的一者或多者：页面或交换文件数据、浏览器高速缓存文件和应用程序创建的临时文件。


6.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制电路被进一步配置为识别与所述写入命令一起接收的顺序数据和非顺序数据。


7.根据权利要求6所述的设备，其中所述控制电路被配置为以由与所述写入命令一起接收的顺序数据和非顺序数据的量和所述恢复操作的时间限制所确定的频率将控制数据从易失性存储器复制到所述多个非易失性存储器单元。


8.根据权利要求1所述的设备，其中所述恢复操作的时间限制由所述主机选择，并且所述控制电路被配置为以由重建所述控制数据的估计时间所确定的频率将控制数据从易失性存储器复制到所述多个非易失性存储器单元，使得重建所述控制数据的最大估计时间少于所述时间限制。


9.一种方法，包括：
监测由存储器系统接收的主机写入命令；
将与所述主机写入命令一起接收的数据的控制数据记录在易失性存储器中；
根据对所述主机写入命令的监测来确定用于将所述控制数据从所述易失性存储器复制到非易失性存储器的频率；以及
以所述频率将所述控制数据从所述易失性存储器复制到所述非易失性存储器。


10.根据权利要求9所述的方法，其中监测由所述存储器系统接收的主机写入命令包括确定与所述主机写入命令相关联的顺序数据的量和与所述主机写入命令相关联的非顺序数据的量。


11.根据权利要求10所述的方法，其中确定用于复制所述控制数据的所述频率包括根据重建...

【专利技术属性】
技术研发人员：U佩尔茨，E勒夫，JG哈恩，D埃纳夫，K因巴，
申请(专利权)人：西部数据技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US