存储系统的磨损均衡方法、装置和存储系统制造方法及图纸

本申请提供一种存储系统的磨损均衡方法、装置和存储系统，其中，该磨损均衡方法包括：确定存储系统中块的平均擦除次数；将第一块设置为第一静态磨损均衡触发垃圾回收的源块，其中，第一块为有有效数据的块中擦除次数低于平均擦除次数第一预设值的块；和/或将第二块设置为第二静态磨损均衡触发垃圾回收的目标块，其中，第二块为无有效数据的块中擦除次数高于平均擦除次数第二预设值的块。采用本申请，能够保证磨损均衡的有效性。够保证磨损均衡的有效性。够保证磨损均衡的有效性。

【技术实现步骤摘要】
存储系统的磨损均衡方法、装置和存储系统


[0001]本申请涉及存储器
，尤其涉及存储系统的磨损均衡方法、装置和存储系统。

技术介绍

[0002]NAND闪存等存储系统中物理块有擦除次数（EC）的限制，如果在存储系统运行的过程中没有对应的算法来均衡每个块（Block）的擦除次数，使得每次的擦除集中在特定的某些块上时，则会加速这些被频繁擦除的块寿命的衰减，最后提早变成坏块，可能直接导致数据丢失。而坏块数量增多同时也会导致存储系统的预留（Over Provision，OP）空间变小，垃圾回收（Garbage Collection，GC）效率变低，最终导致写放大指数（Write Amplification Index，WAI）变大，又加剧了整个存储系统寿命的衰减。为尽可能延长存储系统的寿命，通过磨损均衡算法均衡每个物理块的擦除次数。
[0003]相关技术中，磨损均衡（Wear Leveling，WL）算法包含静态磨损均衡（Static Wear Leveling，Static WL）和动态磨损均衡（Dymaic Wear Leveling，Dymaic WL）。动态磨损均衡指当存储系统需要分配一个新的块时，优先选取擦除次数最小的块。动态磨损均衡适用于无有效数据的块（也称为空闲块），而针对有有效数据的块（也称为非空闲块）采用静态磨损均衡。静态磨损均衡是把长期没有修改的冷数据（Cold Data）从擦写次数较少的块中搬移出来放到擦写次数较多的（Block）中去，那么擦写次数较少的块将被重新使用。冷数据的识别方法分为频率上考量和时间上考量以及二者结合的方法。根据操作方式又可分为写时识别和读时识别。频率上考量的算法代表有布隆过滤器（Bloom Filter）等，时间上考量算法代表有LRU和DAC等，它们的改进算法可能包含了频率和时间上的考量。
[0004]然而，相关技术中的磨损均衡算法在一些情况下会失效。

技术实现思路

[0005]根据本申请的一方面，提供了一种存储系统的磨损均衡方法，包括：确定存储系统中块的平均擦除次数；将第一块设置为第一静态磨损均衡触发垃圾回收的源块，其中，第一块为有有效数据的块中擦除次数低于平均擦除次数第一预设值的块；和/或将第二块设置为第二静态磨损均衡触发垃圾回收的目标块，其中，第二块为无有效数据的块中擦除次数高于平均擦除次数第二预设值的块。
[0006]当冷数据分布在少数的块上，使得多数块被不停地轮流擦除。使得平均擦除次数被抬高，而最大擦除次数与平均擦除次数很难拉开差距。但这种情况下冷数据所在块擦除次数却远低于平均擦除次数。通过将有有效数据的块中擦除次数低于平均擦除次数第一预设值的块设置为第二静态磨损均衡触发垃圾回收的源块，将擦除次数过小的块释放出来，能够最大化地均衡所有块的擦除次数。
[0007]当冷数据分布在多数的块上，使得少数块被不停地轮流擦除。这种状况下平均擦除次数会维持在一个较低的水平，无有效数据的块会因为被不断地使用而与平均擦除次数
拉开差距。通过将无有效数据的块中擦除次数高于平均擦除次数第二预设值的块设置为第二静态磨损均衡触发垃圾回收的目标块，能够避免无有效数据的块被过多擦除。
[0008]在一些实施例中，将第二块设置为第二静态磨损均衡触发垃圾回收的目标块，包括：对于在分配块时由动态磨损均衡在无有效数据的块中确定的目标分配块，如果该目标分配块的擦除次数高于平均擦除次数第二预设值，将该目标分配块设置为第二静态磨损均衡触发垃圾回收的目标块。
[0009]在一些实施例中，还包括：将目标块放入磨损均衡池；在磨损均衡池中的目标块达到预设数量后，触发第二静态磨损均衡。
[0010]在一些实施例中，还包括：在目标分配块的擦除次数高于平均擦除次数第二预设值、且磨损均衡池中的目标块达到预设数量的情况下，确定磨损均衡池中擦除次数小于目标分配块的擦除次数的目标块；将目标分配块放入磨损均衡池，并将擦除次数小于目标分配块的擦除次数的一个或多个目标块从磨损均衡池中移除，以供动态磨损均衡使用。
[0011]在一些实施例中，还包括：在执行第二静态磨损均衡触发的垃圾回收时，从冷数据所在块中选择擦除次数在平均擦除次数以下的块作为源块。
[0012]一般的垃圾回收为了提高效率，追求一次垃圾回收释放更多空间（重写更少的数据也可减少WAI），通常会选取有效数据较少的块来作为垃圾回收的源块。但磨损均衡触发的垃圾回收一般会挑选冷数据所在的块来作为垃圾回收的源块，而一般冷数据所在的块通常意味着有效资料多（冷数据很少被覆写）。因此平衡垃圾回收效率和磨损均衡效果。
[0013]在一些实施例中，还包括：在触发垃圾回收时，当第一标识位为有效时，执行第一静态磨损均衡触发的垃圾回收；在执行第一静态磨损均衡触发的垃圾回收后，将第一标识位设置为无效；在第一标识位为无效时，根据第一策略将第一标识位重置到有效，以避免连续执行第一静态磨损均衡。有利于提高垃圾回收的整体效率。
[0014]在一些实施例中，根据第一策略将第一标识位重置到有效，包括：对除第一静态磨损均衡之外的至少部分垃圾回收进行第一计数；在第一计数达到第一预设次数后，将第一标识位重置到有效。
[0015]在一些实施例中，还包括：在触发垃圾回收时，当第二标识位为有效时，执行第二静态磨损均衡触发的垃圾回收；在执行第二静态磨损均衡触发的垃圾回收后，将第二标识位设置为无效；在第二标识位为无效时，根据第二策略将第二标识位重置到有效，以避免连续执行第二静态磨损均衡。有利于提高垃圾回收的整体效率。
[0016]在一些实施例中，根据第二策略将第二标识位重置到有效，包括：对除第二静态磨损均衡之外的至少部分垃圾回收进行第二计数；在第二计数达到第二预设次数后，将第二标识位重置到有效。
[0017]在一些实施例中，还包括：在触发垃圾回收时，如果为第一静态磨损均衡触发的垃圾回收，选择第一静态磨损均衡触发垃圾回收的源块；如果为第二静态磨损均衡触发的垃圾回收，按照第一策略选择源块。
[0018]在一些实施例中，还包括：在触发垃圾回收时，当可用块不足时，按照第二策略选择源块；当可用块充足且有风险块时，按照第三策略选择源块；当可用块充足且无风险块时，如果为第一静态磨损均衡触发的垃圾回收，选择第一静态磨损均衡触发垃圾回收的源块；如果为第二静态磨损均衡触发的垃圾回收，按照第一策略选择源块；如果为常规垃圾回
收，按照第四策略选择源块。
[0019]在一些实施例中，按照第一策略选择源块，包括：在冷数据所在块中选择擦除次数小于所述平均擦除次数的块作为源块；和/或按照第二策略选择源块，包括：根据块的有效数据量选择源块以提高可用块的数量；和/或按照第三策略选择源块，包括：选择风险块作为源块；和/或按照第四策略选择源块，包括：根据块的有效数据量选择源块。
[0020]在一些实施例中，还包括：在触发垃圾回收时，如果为第二静态磨损均衡触发的垃圾回收，选择第二静态磨损均衡触发垃圾回收的目标块；如果不是第二静态磨损均衡本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种存储系统的磨损均衡方法，其特征在于，包括：确定存储系统中块的平均擦除次数；将第一块设置为第一静态磨损均衡触发垃圾回收的源块，其中，所述第一块为有有效数据的块中擦除次数低于平均擦除次数第一预设值的块；和/或将第二块设置为第二静态磨损均衡触发垃圾回收的目标块，其中，所述第二块为无有效数据的块中擦除次数高于平均擦除次数第二预设值的块。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将第二块设置为第二静态磨损均衡触发垃圾回收的目标块，包括：对于在分配块时由动态磨损均衡在无有效数据的块中确定的目标分配块，如果所述目标分配块的擦除次数高于平均擦除次数第二预设值，将所述目标分配块设置为第二静态磨损均衡触发垃圾回收的目标块。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：将所述目标块放入磨损均衡池；在所述磨损均衡池中的所述目标块达到预设数量后，触发所述第二静态磨损均衡。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：在所述目标分配块的擦除次数高于所述平均擦除次数所述第二预设值、且所述磨损均衡池中的所述目标块达到预设数量的情况下，确定所述磨损均衡池中擦除次数小于所述目标分配块的擦除次数的目标块；将所述目标分配块放入所述磨损均衡池，并将擦除次数小于所述目标分配块的擦除次数的一个或多个目标块从所述磨损均衡池中移除，以供所述动态磨损均衡使用。5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：在执行所述第二静态磨损均衡触发的垃圾回收时，从冷数据所在块中选择擦除次数在所述平均擦除次数以下的块作为源块。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：在触发垃圾回收时，当第一标识位为有效时，执行第一静态磨损均衡触发的垃圾回收；在执行第一静态磨损均衡触发的垃圾回收后，将所述第一标识位设置为无效；在所述第一标识位为无效时，根据第一策略将所述第一标识位重置到有效，以避免连续执行所述第一静态磨损均衡。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，根据第一策略将所述第一标识位重置到有效，包括：对除所述第一静态磨损均衡之外的至少部分垃圾回收进行第一计数；在所述第一计数达到第一预设次数后，将所述第一标识位重置到有效。8.如权利要求1或6所述的方法，其特征在于，还包括：在触发垃圾回收时，当第二标识位为有效时，执行所述第二静态磨损均衡触发的垃圾回收；在执行所述第二静态磨损均衡触发的垃圾回收后，将所述第二标识位设置为无效；在所述第二标识位为无效时，根据第二策略将所述第二标识位重置到有效，以避免连续执行所述第二静态磨损均衡。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，根据第二策略将所述第二标识位重置到有效，包括：对除所述第二静态磨损均衡之外的至少部分垃圾回收进行第二计数；在所述第二计...

【专利技术属性】
技术研发人员：李钢，苏忠益，
申请(专利权)人：合肥康芯威存储技术有限公司，
类型：发明
国别省市：