[發(fā)明專利]減小固態(tài)硬盤寫入放大的寫入方法和數(shù)據(jù)寫入系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110097967.2
• 申請(qǐng)日: 2011-04-19
• 公開（公告）號(hào): CN102750224A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊越;王術(shù);劉虹越;王旭光;姜萬成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州捷泰科信息技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G06F12/02
• 分類號(hào): G06F12/02
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 鄭小粵;宋珊珊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)固態(tài)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于閃存的固態(tài)硬盤的減小固態(tài)硬盤寫入放大的寫入方法和數(shù)據(jù)寫入系統(tǒng)。

背景技術(shù)

固態(tài)硬盤(Solid?State?Disk)是由控制單元和存儲(chǔ)單元組成，簡(jiǎn)單的說就是用固態(tài)電子存儲(chǔ)芯片陣列而制成的硬盤。固態(tài)硬盤的存儲(chǔ)介質(zhì)分為兩種，一種是采用閃存(FLASH芯片)作為存儲(chǔ)介質(zhì)，另外一種是采用隨機(jī)存儲(chǔ)器芯片(DRAM)作為存儲(chǔ)介質(zhì)。

基于閃存的固態(tài)硬盤(IDE?FLASH?DISK、Serial?ATA?Flash?Disk)是采用FLASH芯片作為存儲(chǔ)介質(zhì)。它的外觀可以被制作成多種模樣，例如：筆記本硬盤、微硬盤、存儲(chǔ)卡、U盤等樣式。這種基于閃存的固態(tài)硬盤最大的優(yōu)點(diǎn)就是可以移動(dòng)，而且數(shù)據(jù)保護(hù)不受電源控制，能適應(yīng)于各種環(huán)境，但是使用年限不高，適合于個(gè)人用戶使用。

NAND?Flash是一種非易失存儲(chǔ)介質(zhì)，具有較高的單元密度，可以達(dá)到高存儲(chǔ)密度，寫入和擦除速度較快。目前主流的基于閃存的固態(tài)硬盤均采用NAND?Flash芯片作為存儲(chǔ)介質(zhì)，其特別之處在于工作時(shí)沒有機(jī)械運(yùn)動(dòng)。利用傳統(tǒng)的NAND?Flash特性，以頁(yè)寫入和塊擦除的方式進(jìn)行讀寫操作，因此在讀寫的效率上，非常依賴讀寫技術(shù)。

眾所周知，flash的基本組成單元為頁(yè)面，M個(gè)頁(yè)面組成一個(gè)塊，其中M為自然數(shù)。如圖1所示，其為一種公知的基于閃存的固態(tài)硬盤寫入方式。基于閃存的固態(tài)硬盤是以塊為單位進(jìn)行擦除，大小通常是512KB，這意味著即使某個(gè)塊上僅有一個(gè)頁(yè)面(4KB)的數(shù)據(jù)發(fā)生改變，整個(gè)塊都需要重寫。重寫過程如下：“讀”通常指的是將塊上的所有數(shù)據(jù)讀入到基于閃存的固態(tài)硬盤緩存中，接著將“修改的”數(shù)據(jù)和基于閃存的固態(tài)硬盤緩存中已有的數(shù)據(jù)合并，然后“擦除”那個(gè)塊上的全部數(shù)據(jù)，最后將基于閃存的固態(tài)硬盤緩存中的新數(shù)據(jù)“回寫”到已被擦除的塊上。最糟糕的是，每次對(duì)頁(yè)面寫之前，必須先執(zhí)行完成擦除操作。這就意味著對(duì)某個(gè)塊中的某個(gè)頁(yè)面進(jìn)行寫操作，對(duì)此塊中的其余頁(yè)面同時(shí)進(jìn)行了“擦除”和“寫”的操作，即寫放大。由于flash具有擦除次數(shù)有限、先擦除再寫的特點(diǎn)，當(dāng)前SLC(Single?Level?Cell，單層單元)flash每個(gè)塊擦除最多是10萬次，而MLC(Multi-Level?Cell，多層單元)flash每個(gè)塊擦除最多1萬次。由此可以看出，寫入放大會(huì)嚴(yán)重縮短基于閃存的固態(tài)硬盤的使用壽命，同時(shí)讀、修改、擦除操作無疑延長(zhǎng)了寫周期，所以嚴(yán)重降低了基于閃存的固態(tài)硬盤的寫入速度。而且會(huì)越來越嚴(yán)重，隨著基于閃存的固態(tài)硬盤上存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量的增大而變緩。

可見，基于閃存的固態(tài)硬盤作為存儲(chǔ)設(shè)備，反復(fù)多次的寫入操作，會(huì)嚴(yán)重縮短基于閃存的固態(tài)硬盤作為存儲(chǔ)設(shè)備的使用壽命。那么減小基于閃存的固態(tài)硬盤的寫入放大，成為亟待解決的問題。

為延長(zhǎng)基于閃存的固態(tài)硬盤預(yù)期使用壽命，在現(xiàn)有技術(shù)中，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00910246715.4公開了一種減小固態(tài)硬盤寫入放大的方法及裝置。所述方法包括：當(dāng)有新數(shù)據(jù)塊要寫入固態(tài)硬盤時(shí)，檢查所述固態(tài)硬盤中是否有與所述新數(shù)據(jù)塊完全相同的已存在數(shù)據(jù)塊；如果有，則建立所述新數(shù)據(jù)塊的邏輯地址與所述已存在數(shù)據(jù)塊的物理地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系；如果沒有，則將所述新數(shù)據(jù)塊寫入所述固態(tài)硬盤。其比較方法主要是利用每個(gè)塊的ha?sh函數(shù)值進(jìn)行比較，這也就是說，每當(dāng)有數(shù)據(jù)塊進(jìn)行寫入的時(shí)候，系統(tǒng)都要進(jìn)行數(shù)據(jù)塊ha?sh函數(shù)值的計(jì)算、比較、邏輯地址與物理地址映射表的修改等工作，這無疑增加了系統(tǒng)的開銷，降低了基于閃存的固態(tài)硬盤的寫入速度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于閃存的固態(tài)硬盤的減小固態(tài)硬盤寫入放大的寫入方法和數(shù)據(jù)寫入系統(tǒng)，該寫入方法和數(shù)據(jù)寫入系統(tǒng)有效減小固態(tài)硬盤的寫入放大，提高基于閃存的固態(tài)硬盤的壽命和性能；特別適用于基于閃存的固態(tài)硬盤作為高速緩沖存儲(chǔ)器時(shí)，數(shù)據(jù)量大，更新快特征，能夠有效減小基于閃存的固態(tài)硬盤的寫入放大，同時(shí)有助于均衡基于閃存的固態(tài)硬盤的存儲(chǔ)介質(zhì)的磨損，延長(zhǎng)整個(gè)基于閃存的固態(tài)硬盤的使用壽命，提高基于閃存的固態(tài)硬盤的性能。

本發(fā)明的減小固態(tài)硬盤寫入放大的寫入方法通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種減小固態(tài)硬盤寫入放大的寫入方法，其中，固態(tài)硬盤作為高速緩沖存儲(chǔ)器；包括以下步驟：步驟A：在向固態(tài)硬盤中寫入新數(shù)據(jù)時(shí)，順序確定固態(tài)硬盤的新存儲(chǔ)頁(yè)面；

步驟B：根據(jù)設(shè)定的處理?xiàng)l件，對(duì)符合處理?xiàng)l件的頁(yè)面標(biāo)志為第二頁(yè)面標(biāo)志的頁(yè)面進(jìn)行處理；將處理后頁(yè)面的頁(yè)面標(biāo)志設(shè)置為第三頁(yè)面標(biāo)志；