[發(fā)明專利]一種固態(tài)硬盤掉電和寫異常處理方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110455620.0
• 申請(qǐng)日: 2011-12-30
• 公開（公告）號(hào): CN102591807A
• 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): G06F12/16
• 分類號(hào): G06F12/16;G06F1/30
• 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: 梁揮;祁建國

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及固態(tài)硬盤領(lǐng)域，尤其涉及一種固態(tài)硬盤掉電和寫異常處理方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著MLC(multi?level?cell)型NAND?FLASH大量應(yīng)用，固態(tài)硬盤所用NAND?FLASH也主要選擇了MLC型NAND?FLASH.而對(duì)于大多數(shù)MLC型NAND?FLASH而言，具有顯著的特點(diǎn)：即如附圖1，同單元里面的兩個(gè)位被分配在不同的兩個(gè)頁中，即高位頁(Upper?page)和低位頁(Lower?page)，從而這兩個(gè)頁之間具有強(qiáng)耦合性。其中的寫入操作會(huì)有兩個(gè)階段：低位頁寫入(1^st?round)和高位頁寫入(2^nd?round)，如果高位頁寫入操作異常，那么低位頁的數(shù)據(jù)也將被損毀。而反之，低位頁寫入操作異常，則對(duì)高位頁無影響。

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)到采用高數(shù)據(jù)吞吐量，那么同一時(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)，不僅會(huì)破壞當(dāng)前寫入頁的數(shù)據(jù)完整性，必然會(huì)破壞跟當(dāng)前頁耦合的低位頁中的數(shù)據(jù)。為了解決該問題，出現(xiàn)了通過備份相關(guān)低位頁的數(shù)據(jù)，從而達(dá)到抗掉電保護(hù)。圖2為一種抗掉電和寫異常處理技術(shù)結(jié)構(gòu)示意圖。當(dāng)固態(tài)硬盤系統(tǒng)中的備份檢測模塊101發(fā)現(xiàn)需要備份時(shí)，通過存儲(chǔ)管理模塊102，將數(shù)據(jù)先寫入備份存儲(chǔ)器104，然后將數(shù)據(jù)寫入主數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器103中。一般而言，備份存儲(chǔ)器104一般是SLC(single?level?cell)型NAND?FLASH或者NOR?FLASH，這類存儲(chǔ)器沒有耦合頁問題，所以不會(huì)發(fā)生耦合頁數(shù)據(jù)被破壞問題。當(dāng)主數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器103中，發(fā)生因?qū)懭敫呶豁摬僮鳟惓＃鴮?dǎo)致低位頁數(shù)據(jù)被破壞時(shí)，該數(shù)據(jù)可以從備份存儲(chǔ)器中恢復(fù)出來。

另一發(fā)明為快閃存存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)寫入方法及其快閃存存儲(chǔ)器控制器(200810003152.1)中需要額外的備份存儲(chǔ)器，這無疑增加了硬件成本和軟件設(shè)計(jì)復(fù)雜度，所以又出現(xiàn)了將主數(shù)據(jù)區(qū)劃分出一部分區(qū)域作為備份區(qū)的技術(shù)方案。該技術(shù)方案在不增加硬件成本情況下解決了耦合頁中低位頁數(shù)據(jù)被破壞的問題。

如圖3所示，該技術(shù)方案將205閃存存儲(chǔ)器分為多個(gè)區(qū)域，包括程序存放區(qū)，主數(shù)據(jù)區(qū)，數(shù)據(jù)備份區(qū)。其中主數(shù)據(jù)區(qū)作為用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域，其占用205閃存存儲(chǔ)器的90％以上的區(qū)域，程序存放區(qū)是用于存放系統(tǒng)程序代碼，對(duì)用戶不可見，而數(shù)據(jù)備份區(qū)是用于備份低位頁數(shù)據(jù)所有。201用于控制系統(tǒng)整體運(yùn)行，202用數(shù)據(jù)暫存，203是用于管理MLC?NAND?Flash的指令解析，判斷是否需要備份數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)備份恢復(fù)等作用。

圖4A描述了該技術(shù)方案使用的數(shù)據(jù)寫入時(shí)的流程圖。當(dāng)步驟302收到寫入指令后，步驟303會(huì)根據(jù)寫入數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的地址是否為耦合頁中的低位頁，如果是，則首先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，并且記錄所備份數(shù)據(jù)的所在圖2的205中的物理地址和邏輯地址的關(guān)系。然后將該數(shù)據(jù)寫入到圖2的205中主數(shù)據(jù)區(qū)。

圖4B描述了該技術(shù)方案使用的上電恢復(fù)數(shù)據(jù)的流程圖。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)后，圖2的201和203會(huì)掃描所有205的所有主數(shù)據(jù)區(qū)域和備份區(qū)域。通過記錄在頁內(nèi)的結(jié)構(gòu)信息和ECC保護(hù)機(jī)制，可以如步驟402恢復(fù)出所有映射關(guān)系表，以及如步驟403可以獲得上次掉電時(shí)寫入的最后一個(gè)頁的數(shù)據(jù)。步驟404會(huì)判斷是否數(shù)據(jù)被損壞，如果無損壞，則無需做數(shù)據(jù)恢復(fù)。如果步驟404發(fā)現(xiàn)最后頁數(shù)據(jù)被損壞，則在步驟405判斷是否高位頁數(shù)據(jù)被破壞，如果是高位頁在通過203得到相應(yīng)的備份區(qū)地址，步驟406讀取備份數(shù)據(jù)后，步驟407寫入主數(shù)據(jù)區(qū)。如果405判斷，則無備份數(shù)據(jù)即無需恢復(fù)數(shù)據(jù)，結(jié)束恢復(fù)數(shù)據(jù)。