本发明专利技术提供了从固态存储器设备读取和向固态存储器设备写入的较高性能。控制器(1)的主存储器(31)没有被覆盖整个存储器设备(2)的完整地址映射表阻止。而是，该表存储在存储器设备(2)自身中，并且在读取高速缓存(311)和写入高速缓存(312)中的主存储器(31)中仅缓存地址映射信息的所选择的部分。读取高速缓存(311)与写入高速缓存(312)的分离使得能够从读取高速缓存(311)去除地址映射条目，而不需要更新在快闪存储器设备(2)中存储此类条目的相关快闪存储器页面。通过该设计，读取高速缓存(311)甚至在没有断电保护的情况下也可以有益地存储在DRAM上，而写入高速缓存(312)可以优选地在非易失性或者其他故障安全存储器中实现。这使得非易失性或者故障保护存储器的总体供应减少，并且改进了可扩展性和性能。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及包括诸如基于快闪的存储器设备的固态存储器设备的存储系统，并且涉及用于向存储器在此类存储器设备上的数据有效地提供读和/或写访问的技术，尤其是重点在于逻辑到物理地址映射。
技术介绍
固态存储器设备包含可重写的非易失性存储器设备，其使用电子电路用于存储数据。目前，在某些领域(诸如在用于膝上型计算机或者台式计算机的海量存储应用中)，固态存储器设备开始取代传统的存储设备(诸如硬盘驱动器和光盘驱动器)。在诸如企业存储系统的其他领域中，也对固态存储器设备进行研究用以取代传统的存储设备。这是因为固态存储器设备提供超常的带宽以及完美的随机1/0(输入/输出)性能，并且由于不具有可移动部分而提供了受欢迎的鲁棒性。然而，向快闪存储器设备写入数据需要注意快闪技术中的特性NAND快闪存储器以页面和块为单位进行组织。多个页面形成块。读和写操作可以应用于作为此类操作的最小单位的页面，而擦除操作仅可以应用于整个块。而在其他存储技术中，过期的数据可以仅仅被新数据覆盖，快闪技术在向擦除的块写入新的数据之前需要进行擦除操作。由于在快闪技术中，擦除操作花费比读或者写操作多很多的时间，所以应用了称为“错位写入(write out of place) ”的写入技术，其中，新的或者更新的数据被写入由可用页面分配器提供的某些可用页面，而不是被写入过期数据所驻留的某些页面。包含过期数据的页面被标记为无效页面。在某些时刻，称为“垃圾收集”的过程通过将块的所有有效页面的内容移动至不同块处的可用页面，而将该块释放用于新的写入。因此，所提及的块最终仅包括无效页面，并且可以被擦除。该过程需要一些过量的附加写和读操作，易见的是，通过此类方法，避免了立即的以及频繁的擦除操作，这将比某些附加的写和读操作更加有助于较高的整体处理。然而，还易见的是，错位写入和垃圾收集过程需要来自管理结构的支持，以便将数据存储在快闪存储器中的物理地址转换为与当前存储系统交互的高层系统所使用的逻辑地址，反之亦然。用于支持此类转换的装置可以是LBA到PBA映射表(逻辑块地址到物理块地址)或者LPN到PPN映射表(逻辑页面编号到物理页面编号)，其服从映射的块或者页面解析度。包括此类地址映射装置和相应的例程的管理结构可以有益地在固态存储器设备的控制器中实现，并且特别地被称为用于快闪应用的快闪转换层(FTL)。快闪转换层对主机隐藏任何地址转换，以使得快闪转换层可以被理解为管理结构，该管理结构将快闪存储器设备仿真为对主机的LBA可访问存储设备。存储控制器的主存储器可以是出于各种原因存放地址映射信息的优选位置。当然，这对于小的快闪存储器大小是灵活的。然而，随着快闪存储器容量的增加，地址映射信息也增加到如下水平，其中全部映射信息将使得主存储器大小超出经济效率。提出了若干技术来缓解这一问题。具体地，在由A. Gupta等人2009年3月7-11日在美国华盛顿的 ASPLOS’ 09 上发表的 “DFTL :A Flash Translation Layer EmployingDemand-based Selective Caching of Page-level Address Mappings”(在 2010 年 7 月8 日，在互联网地址 http://csl. cse. psu. ecu/publications/dftl-asplos09. pdf 访问和获取)中，提出了一种基于需求的快闪转换层DFTL，其中，在闪存的某些逻辑上固定部分维护整个逻辑到物理地址转换集合，并且称为全局映射表。然而，这些映射中仅有少数存在于SRAM中。存在于SRAM中的这些活跃映射形成高速缓存映射表(CMT)。因为错位更新在闪存上执行，所以转换页面在物理上分散到整个快闪存储器上。DFTL通过使用全局转换目录(GTD)来跟踪闪存上的所有这些转换页面。当服务于请求时，使用以下的地址转换过程如果给定读/写请求所需要的映射信息存在于(CMT中的)SRAM中，则其通过使用该映射信息读取/写入闪存上的数据页面而被直接服务。如果该信息不存在于SRAM中，则需要在读取/写入闪存上的数据页面之前，将信息从闪存取回到CMT中。然而，取决于CMT的状态以及所使用的替换算法，其可能需要从SRAM中去除条目。
技术实现思路
根据第一方面，本专利技术实现为用于控制从固态存储器设备读取数据和向固态存储器设备写入数据的存储控制器。该存储控制器包括读取高速缓存，用于缓存表示存储在存储器设备中的地址映射信息的子集的地址映射信息。此类地址映射信息包括用于标识请求主机中的数据的逻辑地址信息到用于标识存储器设备中的数据的物理地址信息的映射。存储控制器还包括写入高速缓存，用于缓存将要被写入存储器设备的地址映射信息。在实施方式中，存储控制器可以包括以下特征中的一个或多个-写入高速缓存作为与读取高速缓存分离的单元来维护，其中，在读取高速缓存中缓存的内容与在写入高速缓存中缓存的内容独立地可搜索，反之亦然；-包括写入高速缓存的非易失性存储器和易失性故障保护存储器中的一个，以及包括读取高速缓存的易失性存储器；-分配引擎，用于服从写入工作负载和读取工作负载中的一个或多个向读取高速缓存和写入高速缓存分配高速缓存存储器空间；-写入高速缓存中的地址映射条目包括物理地址信息、与物理地址信息相关联的逻辑地址信息、以及用于对属于共同地址映射区域的地址映射信息进行分组的参考；-参考与用于指向写入高速缓存中的另一地址映射条目的指针相对应，该另一地址映射条目被标识为存储在存储器设备的共同页面中；-存储在写入高速缓存中的数据结构，包括页面标识符、用于计数写入高速缓存中与页面标识符相关联的条目的数目的计数器、以及指向与此类页面标识符相关联的写入高速缓存条目的条目指针。根据另一方面，本专利技术实现为一种存储系统，包括根据存储控制器的实施方式中的一个的存储控制器，以及固态存储器设备，用于存储数据并且用于存储地址映射信息，地址映射信息用于将用于标识访问存储系统的主机中的数据的逻辑地址信息映射到用于标识存储设备中的数据的物理地址信息。根据另一方面，本专利技术实现为一种用于从固态存储器设备读取数据的方法，其中在存储器设备中存储了数据以及映射信息，所述映射信息用于将用于标识请求主机中的数据的逻辑地址映射到用于标识存储器设备中的数据的物理地址信息、映射到用于标识请求主机中的数据的逻辑地址信息。接收与要被读取的数据相关联的逻辑地址信息。在写入高速缓存和读取高速缓存中的一个中搜索逻辑地址信息，写入高速缓存用于缓存要被写入到存储器设备中的地址映射信息，读取高速缓存用于缓存存储在存储器设备中的地址映射信息的子集。如果在搜索的高速缓存(即，在写入高速缓存和读取高速缓存中的任一项)中没有找到所述逻辑地址信息，则分别在另一高速缓存(即，读取高速缓存或者写入高速缓存)中搜索所述逻辑地址信息。如果在写入高速缓存和读取高速缓存的任一项中都没有找到所述逻辑地址信息，则通过存储在存储器设备中的映射信息来标识和读取与所述逻辑地址信息相关联的物理地址信息，并且发布针对所标识的所述物理地址信息的数据读取操作。在实施方式中，读取方法可以包括以下特征中的一个或多个-如果在写入高速缓存中找到逻辑地址信息，则基于写入高速缓存中的相应本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.27 EP 10170863.41.一种用于控制从固态存储器设备读取数据和向固态存储器设备写入数据的存储控制器，包括-读取高速缓存(311)，用于缓存表示存储在存储器设备(2)中的地址映射信息的子集的地址映射信息，所述地址映射信息包括用于标识请求主机中的数据的逻辑地址信息到用于标识所述存储器设备(2)中的数据的物理地址信息的映射，以及-写入高速缓存(312)，用于缓存将要被写入所述存储器设备(2)的地址映射信息。2.根据权利要求1所述的存储控制器，其中，所述写入高速缓存(312)作为与所述读取高速缓存(311)分离的单元来维护，其中，在所述读取高速缓存(311)中缓存的内容与在所述写入高速缓存(312)中缓存的内容独立地可搜索，反之亦然。3.根据权利要求1或者2所述的存储控制器，包括包括所述写入高速缓存(312)的非易失性存储器和易失性故障保护存储器中的一个，以及包括所述读取高速缓存(311)的易失性存储器。4.根据前述权利要求中任一项所述的存储控制器，包括分配引擎，用于服从写入工作负载和读取工作负载中的一个或多个来向所述读取高速缓存(311)和所述写入高速缓存(312)分配高速缓存存储器空间。5.根据前述权利要求中任一项所述的存储控制器，其中，所述写入高速缓存(312)中的地址映射条目包括物理地址信息、与所述物理地址信息相关联的逻辑地址信息、以及用于对属于共同地址映射区域的地址映射条目进行分组的参考。6.根据权利要求5所述的存储控制器，其中，所述参考与用于指向所述写入高速缓存 (312)中的另一地址映射条目的指针(83)相对应，所述另一地址映射条目被标识为存储在所述存储器设备(2)的共同页面中。7.根据权利要求6所述的存储控制器，包括存储在所述写入高速缓存(312)中的数据结构，包括页面标识符(91)、用于计数所述写入高速缓存(312)中与此类页面标识符 (91)相关联的条目的数目的计数器(92)、以及指向与所述页面标识符(91)相关联的写入高速缓存(312)条目的条目指针(93)。8.一种存储系统，包括-根据前述权利要求中任一项的存储控制器(I)，以及-固态存储器设备(2)，其用于存储数据，并且用于存储地址映射信息，所述地址映射信息用于将用于标识访问所述存储系统的主机(4)中的数据的逻辑地址信息映射到用于标识所述存储设备(2)中的数据的物理地址信息。9.一种用于从固态存储器设备读取数据的方法，其中在存储器设备(2)中，存储了数据以及映射信息，所述映射信息用于将用于标识所述存储器设备中的数据的物理地址信息映射到用于标识请求主机(4)中的数据的逻辑地址信息，所述方法包括-接收与要被读取的数据相关联的逻辑地址信息，-在写入高速缓存(312)和读取高速缓存(311)中的一个中搜索所述逻辑地址信息，所述写入高速缓存(312)用于缓存要被写入到所述存储器设备(2)中的地址映射信息，所述读...
【专利技术属性】
技术研发人员：W·巴克斯，R·哈斯，胡晓宇，R·A·普勒卡，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：
国别省市：
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