[發(fā)明專利]固態(tài)硬盤及其掉電保護(hù)方法、系統(tǒng)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110452232.7
• 申請(qǐng)日: 2011-12-29
• 公開（公告）號(hào): CN102591748A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方浩俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 記憶科技（深圳）有限公司
• 主分類號(hào): G06F11/14
• 分類號(hào): G06F11/14
• 代理公司: 北京律誠同業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006
• 代理人: 黃韌敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及固態(tài)硬盤及信息存儲(chǔ)領(lǐng)域，尤其涉及一種固態(tài)硬盤及其掉電保護(hù)方法、系統(tǒng)。

背景技術(shù)

現(xiàn)有固態(tài)硬盤所用Nand?Flash芯片主要為MLC(Multi-Level?Cell，多層單元)型Nand?Flash芯片，而對(duì)于大多數(shù)MLC型Nand?Flash芯片而言，有兩個(gè)顯著的特點(diǎn)：一、同一單元里的兩個(gè)位被分配在不同的兩個(gè)頁中，從而這兩個(gè)頁具有強(qiáng)耦合性，如果破壞其中的高位頁，那么低位頁的數(shù)據(jù)也將被損毀。二、通過專用技術(shù)和軟件管理技術(shù)可以將MLC型Nand?Flash轉(zhuǎn)化為SLC(Single?Layer?Cell，單層單元)型Nand?Flash。

目前固態(tài)硬盤都通過多個(gè)Nand?Flash控制器作為多個(gè)通道并行使用，從而達(dá)到高數(shù)據(jù)吞吐量，同一時(shí)刻存在大量的Nand?Flash讀寫操作。在系統(tǒng)意外掉電時(shí)，由于大量同一時(shí)刻存在大量的Nand?Flash寫操作，當(dāng)電源不能保證Nand?Flash寫操作的完成時(shí)再斷電，不僅會(huì)破壞當(dāng)前寫入頁的數(shù)據(jù)完整性，而且會(huì)破壞跟當(dāng)前頁相關(guān)的耦合頁的數(shù)據(jù)。為了解決該問題，出現(xiàn)了固態(tài)硬盤掉電保護(hù)機(jī)制。

圖1為傳統(tǒng)掉電保護(hù)技術(shù)結(jié)構(gòu)示意圖，當(dāng)固態(tài)硬盤所在系統(tǒng)主電源101上電后，系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)，電源切換控制模塊102被初始化在主電源工作狀態(tài)，掉電檢測(cè)模塊103啟動(dòng)掉電檢測(cè)，電源充電模塊104控制備用電源105進(jìn)入充電模式。當(dāng)固態(tài)硬盤意外掉電時(shí)，掉電檢測(cè)模塊103會(huì)監(jiān)測(cè)到該事件，電源切換控制模塊102將固態(tài)硬盤供電切換到備用電源105，備用電源105將供電給固態(tài)硬盤，從而固態(tài)硬盤會(huì)將數(shù)據(jù)寫入操作完成，避免寫入操作被打斷，從而保護(hù)數(shù)據(jù)完整性。

但由于備用電源會(huì)產(chǎn)生意外失效的問題，為解決該問題現(xiàn)有技術(shù)提出了另外一種掉電保護(hù)機(jī)制，即當(dāng)一級(jí)備用電源失效時(shí)，切換到二級(jí)備用電源，由二級(jí)備用電源為固態(tài)硬盤提供掉電保護(hù)。其雖然解決了因一級(jí)備用電源失效導(dǎo)致的問題，但也增加了固態(tài)硬盤的硬件成本和復(fù)雜度。而且二級(jí)備用電源同樣存在失效問題，仍然存在破壞數(shù)據(jù)完整性。這類技術(shù)方案都集中解決系統(tǒng)中緩存的數(shù)據(jù)如何寫入閃存的問題，且只能降低電源失效而導(dǎo)致數(shù)據(jù)破壞的幾率，沒有真正解決耦合頁的數(shù)據(jù)被破壞的問題。

綜上可知，現(xiàn)有固態(tài)硬盤掉電保護(hù)機(jī)制在實(shí)際使用上，顯然存在不便與缺陷，所以有必要加以改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種固態(tài)硬盤及其掉電保護(hù)方法、系統(tǒng)，其能在不增加硬件設(shè)計(jì)成本和復(fù)雜度的基礎(chǔ)上，通過專用軟件技術(shù)解決因異常掉電導(dǎo)致Nand?Flash中耦合頁的數(shù)據(jù)被破壞的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種固態(tài)硬盤掉電保護(hù)方法，所述方法包括如下步驟：

固態(tài)硬盤寫入數(shù)據(jù)時(shí)，進(jìn)行自適應(yīng)數(shù)據(jù)備份計(jì)算并判斷是否進(jìn)行數(shù)據(jù)備份；

若需要進(jìn)行備份，則將數(shù)據(jù)備份到SLC型存儲(chǔ)區(qū)后再寫入MLC型存儲(chǔ)區(qū)，否則直接將數(shù)據(jù)寫入MLC型存儲(chǔ)區(qū)；

固態(tài)硬盤上電時(shí)，根據(jù)數(shù)據(jù)備份信息進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)。

根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)硬盤掉電保護(hù)方法，所述進(jìn)行自適應(yīng)數(shù)據(jù)備份計(jì)算并判斷是否進(jìn)行數(shù)據(jù)備份具體為：

獲取當(dāng)前寫入數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的閃存陣列中的頁號(hào)，并查詢自適應(yīng)數(shù)據(jù)管理表，若所述當(dāng)前寫入數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)閃存陣列的頁為低位頁則需要進(jìn)行將數(shù)據(jù)備份，若所述當(dāng)前寫入數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)閃存陣列的頁為高位頁則不需要進(jìn)行數(shù)據(jù)備份；

所述自適應(yīng)數(shù)據(jù)管理表記錄了邏輯地址到物理地址的映射關(guān)系。

根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)硬盤掉電保護(hù)方法，將數(shù)據(jù)備份到SLC型存儲(chǔ)區(qū)之前還包括：將特定MLC型存儲(chǔ)區(qū)轉(zhuǎn)換SLC型存儲(chǔ)區(qū)，根據(jù)自適應(yīng)數(shù)據(jù)管理表進(jìn)行映射計(jì)算獲得SLC型存儲(chǔ)區(qū)的物理地址。

根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)硬盤掉電保護(hù)方法，所述根據(jù)數(shù)據(jù)備份管理表進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)包括：

掃描閃存陣列，獲取閃存類型轉(zhuǎn)換管理信息、數(shù)據(jù)備份信息以及異常中斷信息；

初始化閃存類型管理表以及數(shù)據(jù)備份管理表，所述閃存類型管理表記錄了MLC型存儲(chǔ)區(qū)轉(zhuǎn)換為SLC型存儲(chǔ)區(qū)的轉(zhuǎn)換信息，所述數(shù)據(jù)備份管理表記錄了用于數(shù)據(jù)備份的物理頁、所述物理頁對(duì)應(yīng)的邏輯地址、原始數(shù)據(jù)的物理地址以及備份狀態(tài)信息；

根據(jù)所述異常中斷信息判斷上次掉電是否為意外掉電，若是則根據(jù)所述數(shù)據(jù)備份管理表進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)，否則根據(jù)最后一次數(shù)據(jù)寫入情況決定是否讀取其中耦合頁進(jìn)行緩存。

根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)硬盤掉電保護(hù)方法，根據(jù)最后一次數(shù)據(jù)寫入情況決定是否讀取其中耦合頁進(jìn)行緩存具體為：