[發明專利]閃存存儲裝置中保護數據安全的方法

有效

• 申請號: 200810243698.4
• 申請日: 2008-12-12
• 公開（公告）號: CN101751981A
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發明（設計）人: 莊志青;黃明;羅寒英;張志青
• 申請（專利權）人: 蘇州亮智科技有限公司
• 主分類號: G11C7/10
• 分類號: G11C7/10;G11C29/44
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及半導體存儲領域，更具體的來講，是一種閃存存儲裝置中保護數據安全的方 法，它能使基于閃存的固態盤的可靠性得到顯著的提高。

背景技術

閃存因為其具有高密度、大容量、較低的讀寫操作耗時，非易失性等特點而越來越廣泛 地被應用于各種領域；和機械磁盤相比，閃存固態盤優點在于它本身的優越的抗震動性，更快 的隨機存取速度(每秒10兆字節)，更低的耗電量，更大的工作溫度范圍。但是，閃存芯片自身 存在的一些缺陷限制了這類存儲器的應用。其一，由于閃存芯片單片密度(通常只有幾千個 兆字節)還是遠遠小于機械磁盤(通常幾十萬個兆字節)，所以大容量的閃存盤必須由很多閃 存芯片(閃存陣列)組成，才可以用來作為主要數據存儲器，以替代機械磁盤。

盡管現有閃存盤的存取速度已經比機械磁盤快了很多，但單片閃存芯片或單個閃存總線 的讀寫速度大約受限于每秒25兆字節，同存儲媒體的接口技術(光纖接口每秒200至400兆 字節，串行ATA接口每秒150至300兆字節，串行SCSI接口每秒300至600兆字節)相比， 還相差甚遠。另外，在寫閃存芯片之前，閃存芯片必須被擦除并確認其成功的擦除，寫閃存 芯片相對比較慢，這也會顯著的降低系統的性能。

閃存芯片由多個塊存儲單元組成，而每個塊存儲單元由多個頁存儲單元組成。閃存芯片 的擦除以閃存塊為單元，而讀寫則以閃存頁為單元。每個閃存塊單元只有有限的擦除和寫入 的次數，這次數基本上決定了閃存盤的壽命。所以，一個閃存系統通常采用一種均衡算法， 致使閃存芯片內的所有閃存塊具有大約一致的擦除和寫入次數，以避免過分擦除和寫入部分 閃存塊，從而達到延長閃存盤壽命的目的。

閃存芯片的某些塊單元可能在閃存廠家出廠時已受到損壞，不能用來存儲數據，在閃存芯片 的使用過程中，也可能受到損壞，所以，一個閃存系統通常需要管理受到損壞的閃存塊單元。 總上，一個閃存系統需要有效的管理閃存陣列，以提高閃存盤的性能和容量，并同時提高可 靠性和壽命。

本專利的申請者正在申請的美國專利(60,875,328)提供了一種有效的閃存陣列管理 辦法。該專利系統主要包括一個微處理器、閃存陣列控制器、內部高速緩存和閃存芯片陣列。 不同的閃存控制器用來控制不同的閃存列，而每一閃存控制器用一個共享的閃存總線，通過 芯片片選來控制這列之內的所有行閃存芯片。

該管理系統采用了諸多的閃存數據管理表格，這包括以下表格：

1、邏輯地址到物理地址之影射表

2、物理地址表，用于管理閃存塊單元的均衡算法

3、閃存塊擦除隊列，用于存儲將需要擦除的閃存塊單元

4、閃存塊就緒隊列，用于存儲可以寫入新數據的閃存塊單元

5、冗余閃存塊清單，用于替換損壞的閃存塊單元

6、損壞的閃存塊單元清單，用于管理已損壞的閃存塊單元

由于主機用邏輯地址對數據進行塊操作，閃存管理系統對主機的文件系統沒有任何知識， 所以，閃存數據管理表格任何損壞，可能損壞諸多的系統或用戶文件。所以在一個閃存管理 系統中，一個很重要的任務就是維護好閃存數據管理表格，使之不受到損壞，或是如果受到 損壞，閃存管理系統應該提供一種辦法可以恢復受到損壞的表格。維護好閃存數據管理表格， 對提高閃存盤的可靠性起著決定性的作用。

中國專利200710072980.6等提供的閃存管理辦法，可以保證閃存數據管理表格被正確的 寫入閃存，但如果閃存數據管理表格在寫入之后受到損壞，而不能正確的讀出，這些專利未 能提供辦法來避免閃存數據損壞。

對于U盤一類的閃存盤，維護好閃存數據管理表格并沒有很重要的意義，因為U盤是可 移動盤，人們并不依賴于它來存儲重要的系統和用戶數據。然而，為了能夠替代機械磁盤， 其可靠性的設計必須超過或達到機械磁盤的標準。

眾所周知，存儲冗余的數據管理表格是提高閃存盤的可靠性簡單而有效的辦法，如果單 個閃存芯片的出錯率是1/10000，那么，采用在另一閃存芯片上存儲冗余數據管理表格的辦法， 會將出錯率降至1/10000000。

現有的技術中，主要由嵌入式軟件來管理閃存數據管理表格，因此，如果由軟件來管理 冗余的數據管理表格，將會增加嵌入式軟件的復雜度，并降低系統的性能。