提升存储设备性能稳定性的大块的组织方法及其存储设备技术

提供了提升存储设备性能稳定性的大块的组织方法及其存储设备。所提供的构造大块的方法，包括：从多个逻辑单元的每个获取物理块来构造大块，其中每个逻辑单元为所构造大块提供的物理块位于逻辑单元的不同的位置。

【技术实现步骤摘要】
提升存储设备性能稳定性的大块的组织方法及其存储设备
本申请涉及存储设备，具体地，涉及在存储设备中通过更好的构造大块来提升存储设备性能的稳定性，并减少存储设备性能的抖动。
技术介绍
图1展示了固态存储设备的框图。固态存储设备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)、XPoint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(CPU)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。存储器目标(Target)是NAND闪存封装内的共享CE(,ChipEnable，芯片使能)信号的一个或多个逻辑单元(LUN，LogicUNit)。NAND闪存封装内可包括一个或多个管芯(Die)。典型地，逻辑单元对应于单一的管芯。逻辑单元可包括多个平面(Plane)。逻辑单元内的多个平面可以并行存取，而NAND闪存芯片内的多个逻辑单元可以彼此独立地执行命令和报告状态。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。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。大块包括来自多个逻辑单元(LUN)，也称为逻辑单元组的每个的物理块。每个逻辑单元可以为大块提供一个物理块。例如，在图2所示出的大块的示意图中，在每16个逻辑单元(LUN)上构造大块。每个大块包括16个分别来自16个逻辑单元(LUN)的物理块。在图2的例子中，大块0包括来自16个逻辑单元(LUN)中的每个逻辑单元的物理块0，而大块2包括来自每个逻辑单元(LUN)的物理块2。也可以以多种其他方式来构造大块。图2中，用形如Ba-b的附图标记指示物理块，其中a指示该物理块由逻辑单元(LUNa)提供，而b指示该物理块在逻辑单元中的块号为b。大块存储用户数据与校验数据。根据大块存储的用户数据计算得到大块的校验数据。作为举例，在大块的最后一个物理块中存储校验数据。也可以选择大块的其他物理块来存储校验数据。作为又一个例子，在申请号为201710752321.0的中国专利申请的图3A及其说明书中对图3A的相关描述中，提供了大块的又一种构造方式。
技术实现思路
期待存储设备的性能是稳定的。但当存储设备的工作状态发生变化，性能波动在所难免。专利技术人发现，一个引起存储设备写性能波动的原因在于，大块之间的不一致。NVM芯片存在随机的故障物理块(简称“坏块”)是NVM芯片的固有属性。坏块的存在，导致各大块之间的可用物理块的数量存在差异。例如，一些大块上没有坏块或者仅有较少的坏块，而另一写大块上的坏块数量则较多。其上坏块的数量直接影响了大块的可用存储空间与可写入的数据量。并且大块需要预留指定大小的存储空间(例如，1个物理块)来存储校验数据，这使得大块之间，校验数据占大块的可用存储空间的比例也存在波动。没有坏块或者仅有较少的坏块的大块，其校验数据占大块可用存储空间的比例低，而有较多坏块的大块，其校验数据占大块的可用存储空间的比例高。存储设备将数据写入NVM芯片时，以大块为单位分配存储空间。存储设备每次分配一个或指定数量的大块，向其写入数据，在分配的大块被写满数据后，再分配其他的大块来承载待写入的数据。分配大块引起额外的性能开销，并引起存储设备的写性能波动。大块的可用存储空间变化，使得分配大块的周期存在波动，也引起存储设备的写性能波动。向大块写入的用户数据与校验数据的比例发生变化，也引起存储设备写入用户数据的性能发生波动，校验数据的占比变高，导致用户数据的占比相对变低，即使存储设备的整体写入带宽恒定，用于写入用户数据的写带宽也相对变低(因为要写入相对更多的校验数据)。以及识别坏块并避免分配坏块来承载写入数据也消耗了存储设备的性能，并引起性能抖动。NVM芯片的坏块分布的非均衡性进一步劣化了由于坏块所引起的性能波动。一些坏块是由于制造NVM芯片的掩模或使用掩模的光刻设备的缺陷所引入的。当相同的掩模被用于制造(光刻)多个NVM芯片时，掩模或制造相关的缺陷，使得NVM芯片的指定物理区域(例如对应于掩模边缘的区域)具有更高的坏块率，这些区域的物理块又具有相同的物理块号。这使得大块中的坏块数量的分布缺乏随机性。作为举例，制造过程引入的缺陷，导致位于特定位置的编号为700的物理块具有相对其他编号的物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种构造大块的方法，包括：/n从多个逻辑单元的每个获取物理块来构造大块，其中每个逻辑单元为所构造大块提供的物理块位于逻辑单元的不同的位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种构造大块的方法，包括：
从多个逻辑单元的每个获取物理块来构造大块，其中每个逻辑单元为所构造大块提供的物理块位于逻辑单元的不同的位置。


2.根据权利要求1所述的方法，其中要构造的大块具有编号i，为从编号为LN的逻辑单元为要构造的大块提供物理块，所述方法还包括：
根据逻辑单元的编号LN获得偏移值off_LN；
根据大块编号i与偏移值off_LN获得编号LN的逻辑单元提供给大块i的物理块的编号。


3.根据权利要求2所述的方法，其中
所述偏移值是编号LN的函数，并且LN同所述偏移值是一一映射。


4.根据权利要求2所述的方法，其中
使用编号LN查询偏移值表得到同编号LN对应的偏移值。


5.根据权利要求4所述的方法，还包括：
在存储设备的生产过程中生成所述偏移值表，并将所述偏移值表记录在所述存储设备的非易失存储介质中。


6.根据权利要求4或5所述的方法，还包括：
遍历偏移值表的各偏移值的多个或所有可能取值，选择偏移值表的各偏...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐凯，张志青，秦汉张，
申请(专利权)人：北京忆恒创源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11