表项，SCM介质存储模块的读方法写方法，以及存储控制器技术

本发明专利技术涉及一种表项，用于记载存储于存储级内存(Storage Class Memory，SCM)介质存储模块的流动数据的物理地址；所述流动数据为SCM介质存储模块中发生过迁移的数据；所述物理地址包括：流动数据迁移前的第一物理地址和迁移后的第二物理地址。根据所述表项，本发明专利技术还提供了一种SCM介质存储模块的寻址方法、一种SCM介质存储模块的读方法与一种SCM介质存储模块的写方法。本发明专利技术通过提供了一种表项以及配套的读写操作方案，可以减少读写时延，保证数据的高效处理。基于所述的表项，本发明专利技术还提供了一种存储控制器，解决了使用SCM存储介质时存储控制器的架构问题。本发明专利技术为实现反应灵敏，控制精准，算法简单的SCM存储介质控制器大规模商业化应用打下了深厚基础。大规模商业化应用打下了深厚基础。大规模商业化应用打下了深厚基础。

【技术实现步骤摘要】
表项，SCM介质存储模块的读方法写方法，以及存储控制器


[0001]本专利技术属于数据存储领域，有关于存储级内存(Storage ClassMemory,SCM)，尤其涉及一种表项、一种SCM介质存储模块的寻址方法、一种SCM介质存储模块的读方法、一种SCM介质存储模块的写方法、一种存储控制器和一种固态硬盘。

技术介绍

[0002]目前存在各种类型的存储器装置及存储单元，包含非易失性闪存存储器(NAND Flash)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、动态RAM(DRAM)、静态RAM(SRAM)等等。存储器单元可为易失性或非易失性的。即使在不存在外部电源的情况下，非易失性存储器(例如，闪存存储器NAND Flash)也可长时间维持它们的存储逻辑状态。当与外部电源断开时，易失性存储器装置(例如，DRAM)可能丢失它们的存储状态。
[0003]目前主流的闪存存储器在存储数据时需要维护一个映射表，映射表用来存储主机下发的数据的逻辑地址以及器件为数据分配的物理地址。当主机下发某数据的读命令时，首先要去映射表里根据数据的逻辑地址查找对应的数据的物理地址，找到数据的物理地址后才能将此物理地址的数据读取到缓存，从而完成读操作。当主机下发写操作命令时，首先主机要为数据分配一个逻辑地址，器件也要为数据分配一个物理地址，当器件成功写入数据时，也要在上述映射表中记录写入数据的逻辑地址与物理地址的映射关系。但是NAND Flash的读写速度最快只能达到毫秒量级，与CPU的数据处理速度造成了严重的失配，并且数据移动造成的功耗较高，这就是著名的“存储墙”问题。随着科技的发展，新型介质为解决“存储墙”问题带来了希望。
[0004]存储级内存(Storage Class Memory),例如：铁电RAM(FeRAM)、磁性RAM(MRAM)、电阻式RAM(ReRAM)、相变存储器(PCM)技术等，具有大容量、非易失的存储特性，为存储技术革命提供了良好的基础。存储级内存SCM具有读写延迟低(DRAM
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like)、每比特价格低廉(SSD
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like)的突出优点，是可以替代非易失性闪存NAND Flash的良好存储介质。为了使得SCM存储介质能够应用于存储系统，亟需提出管理SCM介质存储模块的方法与SCM存储介质应用于存储系统(例如：固态硬盘)的具体思路。然而，由于SCM存储介质的制造工艺尚未完全成熟，SCM存储页在使用一定次数后会失效，耐久性较差，此时必须将SCM存储页存储的有效数据迁移至其他空闲SCM存储页。这使其数据寻址成为一个难点，亟需提出SCM存储介质的数据寻址方法。

技术实现思路

[0005]在现有技术中，目前主流的NAND Flash非易失性闪存存储器在存储数据时需要维护一个映射表，映射表用来存储主机下发的数据的逻辑地址以及器件为数据分配的物理地址。当主机下发某数据的读命令时，首先要去映射表里根据数据的逻辑地址查找对应的数据的物理地址，找到数据的物理地址后才能将此物理地址的数据读取到缓存，从而完成读操作。当主机下发写操作命令时，首先主机要为数据分配一个逻辑地址，器件也要为数据分
配一个物理地址，当器件成功写入数据时，也要在上述映射表中记录写入数据的逻辑地址与物理地址的映射关系。非易失性闪存存储器的读写粒度为4K,相比之下，由于存储级内存SCM的就地更新特性，SCM可以达到较小的读写粒度(例如64B)，如果延用闪存存储器的映射方式，即维护一个逻辑地址
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物理地址映射表的话，相同存储容量下需维护映射表的容量将急剧增加(64倍，以SCM读写粒度64B为例)，导致主机查询表项的时延急剧增加，对应用存储级内存SCM极为不利。
[0006]存储级内存SCM支持直接寻址(DRAM
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like)，通过寻找块后行列寻址，能够直接定位到寻址的存储单元。但是不同于DRAM，SCM存储介质的制造工艺尚未完全成熟，SCM存储页在使用一定次数后会失效，耐久性较差。若始终维持直接寻址方式，当主机寻址至失效单元时，便无法找到有效数据，丧失了基于SCM存储系统的可靠性。这就要求，当某些SCM失效时，必须将SCM存储页存储的有效数据迁移至其他空闲SCM存储页。这使其数据寻址成为一个难点，亟需提出SCM存储介质的数据寻址方法。
[0007]本专利技术提供一种表项，用于解决上述SCM存储介质的读、写问题。该表项中含有：用于记载存储于存储级内存(Storage Class Memory，SCM)介质存储模块的流动数据的物理地址；物理地址和物理存储单元一一对应。当一存储单元磨损较为严重时，其数据将迁移至其他性能较好的物理单元，本申请中，将这种磨损严重的存储单元称为第一物理单元，其对应第一物理地址。而数据迁移后所在物理单元称为第二物理单元，其对应第二物理地址。因此，本申请所述流动数据为SCM介质存储模块中发生过迁移的数据；所述物理地址包括：流动数据迁移前所在第一物理单元的第一物理地址和迁移后所在第二物理单元的第二物理地址。解决了SCM介质存储模块中数据迁移的跟踪问题，为SCM介质存储提供一种新的解决方案。与现有技术中地址映射关系中的逻辑地址和物理地址映射关系相比，本实施例适合于使用SCM介质的存储模块。
[0008]根据本专利技术提出的一种表项，本专利技术提供一种SCM介质存储模块的寻址方法。以从所述的表项中读取流动数据迁移前所在第一物理单元的第一物理地址，并映射到所述迁移后所在第二物理单元的第二物理地址。具体的，根据输入的物理页编号(物理地址)在表项中查询获取与所述物理地址匹配的第一物理地址；然后映射至对应的第二物理地址，寻址结束。
[0009]当无法在表项中查询获取与所述物理地址匹配的第一物理地址时，表明该物理地址所对应的存储单元为可用的存储单元。
[0010]寻址到迁移后的第二物理单元后，本专利技术提供一种SCM介质存储模块的读方法。需要读取数据时，可以从所述表项中寻找数据迁移后的物理地址，也可以直接根据物理页编号寻址，寻址完毕后可以根据找到的物理地址读取数据。具体的：
[0011]①
通过根据物理页编号在该物理地址的物理存储单元中进行搜索；若没有找到数据，则该物理地址为第一物理地址；从所述表项中搜索该第一物理地址对应的第二物理地址；从所述第二物理地址的物理存储单元中进行搜索；
[0012]②
或，根据物理页编号，在表项搜索第一物理地址；根据搜索到的第一物理地址，映射至第二物理地址；从所述第二物理地址的物理存储单元中进行搜索；若在表项的第一物理地址中无法找到对应的第一物理地址，则直接根据物理页编号在该物理地址的物理存储单元中进行搜索。
[0013]根据本专利技术提出的一种表项，本专利技术提供一种SCM介质存储模块的写方法。当主机下发写命令时，为数据分配的物理地址为第二物理地址或第三物理地址。第三物理地址不与表项中的第一物理地址、第二物理地址重合。其中，写入第二物理地址对应的第二存储单元的数据为就地更新的数据；写入第三物理地址对应的存本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种表项，其特征在于，用于记载SCM介质存储模块中的流动数据的物理地址；所述流动数据为SCM介质存储模块中发生过迁移的数据；所述物理地址包括：流动数据迁移前所在的第一存储单元的第一物理地址和迁移后所在的第二存储单元的第二物理地址。2.一种SCM介质存储模块的寻址方法，其特征在于，包括：从权利要求1所述的表项中读取流动数据迁移前的第一物理地址，并映射到所述迁移后的第二物理地址。3.一种SCM介质存储模块的读方法，其特征在于，包括：根据物理页编号，在权利要求1所述的表项中搜索第一物理地址；根据搜索到的第一物理地址，映射至第二物理地址；从所述第二物理地址对应的第二存储单元中进行读取；若在所述表项的第一物理地址中无法找到对应的第一物理地址，则直接根据物理页编号在该第一物理地址的第一存储单元中进行读取。4.一种SCM介质存储模块的写方法，其特征在于，包括：读取表项中的第一物理地址和第二物理地址，将需要写入的数据分配至第一存储单元以外的存储单元。5.一种存储控制器，包括缓存，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：程志渊，黄平洋，张哲宇，张以纯，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：