[發(fā)明專利]一種閃存數(shù)據(jù)存儲方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210071112.7
• 申請日: 2012-03-16
• 公開（公告）號: CN103309619A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋政斌
• 申請（專利權(quán)）人: 國民技術(shù)股份有限公司
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06;G06F13/16
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44281
• 代理人: 薛祥輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)存儲技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及NAND閃存數(shù)據(jù)存儲技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

NAND?FLASH(資料存儲型閃存)由于具有容量高、價格低的優(yōu)勢，在電子產(chǎn)品中有著極其廣泛的應用。如圖1所示，在NAND?FLASH的架構(gòu)中，有塊(Block)和頁(Page)兩種數(shù)據(jù)管理單元，其中塊由一定數(shù)量的頁組成(例如：64頁、128頁、256頁等)。NAND?FLASH的讀取和編程操作，是以頁(Page)為單位進行，而擦除操作，則是以塊(Block)為單位進行。而且NAND?FLASH必須要先擦除，才能被寫入數(shù)據(jù)(編程)。這就產(chǎn)生了一個問題，若是改寫某一個頁(Page)上存儲的數(shù)據(jù)，則需要對該頁(Page)所位于的塊(Block)進行擦除操作；而在塊擦除時，不僅會將該頁的原有數(shù)據(jù)清空，而且還會清除掉該塊(Block)內(nèi)其它頁(Page)上的有效數(shù)據(jù)。

常規(guī)的NAND?FLASH存儲管理的技術(shù)方案，是建一個塊(Block)映射表，用于映射線性邏輯塊地址到真實的物理塊地址；并預先保留一定數(shù)量的備用塊；當然，還建專門的表結(jié)構(gòu)對NAND?FLASH中的壞塊進行管理。當發(fā)生需要改寫某頁數(shù)據(jù)時，則取出一個預先擦除好的備用塊，將新數(shù)據(jù)寫到備用塊的對應頁位置；然后，將原數(shù)據(jù)塊中其它含有效數(shù)據(jù)的頁(Page)中的數(shù)據(jù)讀出；再寫入到備用塊的相應的頁(Page)位置；最后，再將該備用塊(Block)填入塊映射表中原數(shù)據(jù)塊對應的位置，即取代原數(shù)據(jù)塊，而原來的數(shù)據(jù)塊則轉(zhuǎn)為備用塊；這樣才完成一次數(shù)據(jù)改寫的操作。這一數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移動作俗稱為“塊搬家”。

正常情況下，當往NAND?FLASH寫入一頁數(shù)據(jù)時，僅需要花費1個頁(Page)的數(shù)據(jù)傳輸及其編程的時間；而當需要改寫某頁數(shù)據(jù)，即“塊搬家”發(fā)生時，假設(shè)一個塊(Block)包含N個頁(Page)，花費的時間最長可能為：N個頁的寫數(shù)據(jù)傳輸時間和編程時間，再加上(N-1)個頁的讀數(shù)據(jù)傳輸時間和頁讀取的等待時間；目前的主流NAND?FLASH，其N值通常為128，或者256，也即，若往NAND?FLASH寫數(shù)據(jù)如果發(fā)生“塊搬家”時，其花費的時間可能為正常寫數(shù)據(jù)時間的數(shù)百倍。

對以NAND?FLASH為存儲介質(zhì)(如U盤，SD卡等)的存儲設(shè)備進行文件寫入操作時，若是對大文件操作，其“塊搬家”發(fā)生的次數(shù)較少，表現(xiàn)為寫入速度還較快；而對小文件操作時，特別是對一批小文件進行操作，“塊搬家”發(fā)生會非常頻繁，表現(xiàn)為寫入速度極慢。

另外，站在主機系統(tǒng)底層驅(qū)動的角度看，只要“塊搬家”發(fā)生，均會導致主機往NAND?FLASH寫入數(shù)據(jù)時時間超長，有可能會超過主機系統(tǒng)的忍耐限度，從而導致某主機系統(tǒng)對該NAND?FLASH存儲設(shè)備操作不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提出一種閃存數(shù)據(jù)存儲方法，實現(xiàn)了在數(shù)據(jù)存儲時將NAND?FLASH基于頁(Page)的寫入(編程)和基于塊(Block)的擦除完全分隔開。

本發(fā)明提出的閃存數(shù)據(jù)存儲方法，包括以下寫數(shù)據(jù)處理過程：確定待寫入數(shù)據(jù)的原頁地址，并判斷所述原頁是否為空白頁；如果為空白頁，則向所述原頁地址寫入數(shù)據(jù)，完成寫數(shù)據(jù)處理；否則，確定一個為空白頁的替代頁，將所述替代頁與所述原頁的映射關(guān)系寫入所述原頁的冗余區(qū)，并向所述替代頁地址寫入數(shù)據(jù)，完成寫數(shù)據(jù)處理。

進一步的，在所述確定待寫入數(shù)據(jù)的原頁地址處理之前還包括：建立用于記錄所述閃存各頁狀態(tài)的頁狀態(tài)表。

進一步的，所述判斷所述原頁是否為空白頁的處理為：通過查詢所述頁狀態(tài)表判斷所述原頁是否為空白頁。

進一步的，所述確定一個為空白頁的替代頁的處理為：通過查找所述頁狀態(tài)表，選定一個空白頁，將空白頁確定為替代頁。

進一步的，所述建立用于記錄所述閃存各頁狀態(tài)的頁狀態(tài)表為：建立由分散存儲的多個子表構(gòu)成的頁狀態(tài)表，所述每個子表記錄至少一個頁的狀態(tài)。

進一步的，所述的頁狀態(tài)表中標識的頁狀態(tài)選擇項包括：有效數(shù)據(jù)頁、無效數(shù)據(jù)頁、空白頁和損壞頁。

進一步的，所述將所述替代頁與所述原頁的映射關(guān)系寫入所述原頁的冗余區(qū)為：將所述替代頁的地址寫入所述原頁的冗余區(qū)。

進一步的，所述向原頁地址寫入數(shù)據(jù)后還包括以下處理過程：在頁狀態(tài)表中將原頁的頁狀態(tài)選擇項設(shè)置為有效數(shù)據(jù)頁。

進一步的，所述向所述替代頁地址寫入數(shù)據(jù)后還包括以下處理過程：在頁狀態(tài)表中將替代頁的頁狀態(tài)選擇項設(shè)置為有效數(shù)據(jù)頁，將原頁的頁狀態(tài)選擇項設(shè)置為無效數(shù)據(jù)頁。