[發明專利]一種固態硬盤讀寫方法

無效

• 申請號: 201010154613.2
• 申請日: 2010-04-19
• 公開（公告）號: CN101819509A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發明（設計）人: 倪凱;王偉能;馬建設;毛樂山;林家用;程雪岷
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06;G06F12/06
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 江耀純

1.一種固態硬盤讀寫方法，包括四類操作：從固態硬盤讀數據，向固態硬盤寫數據，緩存數據寫入閃存，以及固態硬盤擦除無效塊，其特征在于：

基于緩存，預先建立帶緩存的塊級地址映射表，所述塊級地址映射表是邏輯塊地址到物理塊地址的轉換表，所述帶緩存的塊級地址映射表是緩存中所存頁的邏輯頁地址到物理頁地址的轉換表；

并且預先將固態硬盤存儲空間分為數據塊區、無效塊區和空塊區，所述數據塊區是其中寫有有效數據的塊區，所述無效塊區是指數據已經標注為刪除但其中物理信息尚未真正擦除的塊區，所述空塊區是指已經過擦除可以重新寫入數據的塊區；

所述數據塊區、無效塊區和空塊區以數組形式保存各自的擦除次數和物理塊地址信息；

所述四類操作：從固態硬盤讀數據，向固態硬盤寫數據，緩存數據寫入閃存，以及固態硬盤擦除無效塊，是并行執行的四類操作。

2.根據權利要求1所述的固態硬盤讀寫方法，其特征在于：

所述緩存數據寫入閃存，在固態硬盤系統掉電或緩存中的可用空間小于總緩存的10±5％時才啟動。

3.根據權利要求1所述的固態硬盤讀寫方法，其特征在于：

所述固態硬盤擦除無效塊，在固態硬盤系統未接到外界讀寫命令或空塊數低于初始空塊數的10±1％的閾值時才啟動。

4.根據權利要求2或3所述的固態硬盤讀寫方法，其特征在于：

所述從固態硬盤讀數據，包括查找緩存頁映射表，從緩存中讀入數據；

所述向固態硬盤寫數據，包括查找緩存頁映射表，向緩存寫入數據。

5.根據權利要求2或3所述的固態硬盤讀寫方法，其特征在于：

所述緩存數據寫入閃存，包括從閃存讀入同一物理塊中剩余有效頁數據，將原數據塊加入無效塊數組表，再從空塊數組表中選擇空塊，將相應數據寫入到空塊，最后將寫有數據的空塊加入到數據塊數組中，并更新地址映射表。

6.根據權利要求2或3所述的固態硬盤讀寫方法，其特征在于：

所述固態硬盤擦除無效塊，即無效塊區的無效塊擦除，包括從無效塊數組中選擇最末一個元素對應的無效塊，擦除無效塊，從無效塊數組中刪除無效塊信息，并將擦除后的無效塊信息添加進空塊數組中。

7.根據權利要求2或3所述的固態硬盤讀寫方法，其特征在于：

所述從固態硬盤讀數據，包括根據外界給出的讀邏輯扇區地址，翻譯為邏輯頁地址，通過查緩存頁映射表，確定對應邏輯頁是否在緩存中：

如果確定是，直接讀出緩存中對應頁的數據；

如果確定否，就翻譯為邏輯塊地址，通過查塊級地址映射表，確定物理塊地址，加上頁偏移，從閃存中讀出數據到緩存，再讀緩存中對應頁的數據。

8.根據權利要求4所述的固態硬盤讀寫方法，其特征在于：

所述向固態硬盤寫數據，包括根據外界給出的寫邏輯扇區地址，翻譯為邏輯頁地址，通過查緩存頁映射表，確定對應邏輯頁是否在緩存中：

如果確定是，直接寫入緩存，覆蓋原有數據；

如果確定否，就在緩存中申請一頁大小的新空間，將數據寫入緩存，并更新緩存頁映射表。

9.根據權利要求5所述的固態硬盤讀寫方法，其特征在于：

所述緩存數據寫入閃存，包括根據最近最少未被使用原則和屬于同一物理塊頁數最多原則，挑選屬于同一物理塊的緩存頁，并從閃存讀入所選物理塊中剩余有效頁數據，所述剩余有效頁是不存在于緩存頁映射表中的寫有有效數據的頁，寫入步驟依次是：

先將對應的原數據塊從數據塊數組中剔除，并加入到無效塊數組表中；

再從空塊區中選擇擦除次數低于閾值的空塊，并將所選空塊加入數據塊數組表；

最后將緩存中對應的數據全部寫入新的數據塊，并更新塊地址映射表中邏輯塊地址對應的物理塊地址。

10.根據權利要求6所述的固態硬盤讀寫方法，其特征在于：

所述固態硬盤擦除無效塊，即無效塊區的無效塊擦除，包括選擇無效塊數組表最末一個元素對應的無效塊進行擦除，并將擦除后的無效塊加入到空塊數組表中。