[發(fā)明專利]用于存儲設(shè)備的用低預(yù)留空間實(shí)現(xiàn)低寫入放大的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280024279.6
• 申請日: 2012-05-02
• 公開（公告）號: CN103562842B
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: L·阮;P·尼奧斯;L·湯-薩特
• 申請（專利權(quán)）人: 馬維爾國際貿(mào)易有限公司
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06;G06F12/02
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 酆迅

一種固態(tài)硬盤(SSD)包括SSD控制模塊，被配置為確定與關(guān)聯(lián)于所述SSD的相應(yīng)的邏輯地址中所存儲的數(shù)據(jù)多長時間被更新一次所對應(yīng)的頻率并且根據(jù)所述頻率形成所述邏輯地址的群組；以及存儲器控制模塊，被配置為基于所述群組將所述數(shù)據(jù)重新寫入至SSD存儲區(qū)的區(qū)塊中的物理地址。

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求于2012年5月2日提交的美國專利申請第13/461,899號的優(yōu)先權(quán)以及于2011年5月24日提交的美國臨時申請第61/489,628號的權(quán)益。通過引用上述申請的全文而將上述申請的公開并入于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及使得存儲設(shè)備中的寫入放大最小化。

背景技術(shù)

這里所提供的背景技術(shù)的描述是出于總體上呈現(xiàn)本公開的背景的目的。當(dāng)前署名的發(fā)明人的工作(到該背景技術(shù)中所描述的工作的程度)以及在提交時可能無法以其它方式作為現(xiàn)有技術(shù)的衡量的說明書的各方面，既非明確地也非隱含地承認(rèn)是本公開的現(xiàn)有技術(shù)。

諸如固態(tài)硬盤(SSD)之類的存儲設(shè)備可以包括一個或多個閃存設(shè)備。僅作為示例，閃存設(shè)備可以包括基于NAND的閃存。通常，閃存的存儲區(qū)按區(qū)塊進(jìn)行布置，其中每個區(qū)塊被劃分為可尋址的頁面。在區(qū)塊內(nèi)數(shù)據(jù)以逐個頁面為基礎(chǔ)而寫入并存儲在閃存之中。相反地，為了重寫或擦除數(shù)據(jù)，整個相對應(yīng)的區(qū)塊都被擦除。

當(dāng)在特定頁面中存儲的數(shù)據(jù)被更新時，區(qū)塊中所有的有效數(shù)據(jù)(即，對沒有改變或更新的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲的任何頁面)都需要被擦除并重寫。無效數(shù)據(jù)(即，對已經(jīng)被改變或更新的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲并因此已經(jīng)在其它地方被重寫的頁面)可以簡單地被擦除。例如，向存儲設(shè)備進(jìn)行寫入的主機(jī)將數(shù)據(jù)寫入到諸如邏輯塊地址(LBA)之類的邏輯地址。相反地，存儲設(shè)備將該數(shù)據(jù)映射并寫入到對應(yīng)于該邏輯地址的物理地址。當(dāng)存儲設(shè)備需要在特定物理地址中(即，區(qū)塊中的一個或多個頁面中)對數(shù)據(jù)進(jìn)行更新時，整個區(qū)塊都被擦除并且被寫入到相同或不同的區(qū)塊，但是相對應(yīng)的邏輯地址仍然保持相同。因此，包括該存儲設(shè)備的系統(tǒng)執(zhí)行比主機(jī)更大數(shù)目的寫入操作。

換句話說，物理寫入的數(shù)目大于邏輯寫入的數(shù)目。物理寫入的數(shù)目與邏輯寫入的數(shù)目之比可以被稱之為寫入放大(write amplification，WA)。相對高的寫入放大(例如，5或更大的WA)在存儲設(shè)備上導(dǎo)致更多的磨損，并且因此縮短存儲設(shè)備的壽命。相反地，相對低的寫入放大(例如，接近1的WA)對存儲設(shè)備的性能和壽命有所改善。

存儲設(shè)備可以實(shí)施磨損均衡(wear-leveling)和預(yù)留空間(overprovisioning)以使得寫入放大最小化。例如，預(yù)留空間是指在存儲設(shè)備中提供比與主機(jī)相關(guān)聯(lián)的邏輯地址(即，主機(jī)的邏輯容量)相對應(yīng)的數(shù)目更大數(shù)目的物理位置。換句話說，存儲設(shè)備包括比主機(jī)所包括的邏輯位置更多的物理位置。剩余的物理位置為存儲設(shè)備提供了額外的物理容量。存儲設(shè)備的額外物理容量與存儲設(shè)備的總體物理容量(和主機(jī)的邏輯容量)之比被稱作預(yù)留空間比(OPR)。例如，如果存儲設(shè)備具有100吉字節(jié)(GB)的總體物理容量和75GB的邏輯容量，則OPR為25：100或25％。

存儲設(shè)備的OPR可以與存儲設(shè)備的寫入放大直接相關(guān)。例如，當(dāng)閃存數(shù)據(jù)的單個頁面中所存儲的數(shù)據(jù)被更新時，該數(shù)據(jù)能夠被寫入該閃存的不同區(qū)塊中的額外物理位置中的空頁面而不是擦除當(dāng)前存儲數(shù)據(jù)的整個區(qū)塊。存儲數(shù)據(jù)的原始頁面可以簡單地被標(biāo)記為陳舊或無效，而避免整個區(qū)塊被完全重寫。這能夠針對附加的寫入進(jìn)行重復(fù)直至整個區(qū)塊充滿無效數(shù)據(jù)或者無效數(shù)據(jù)與有效數(shù)據(jù)之比大于閾值，和/或根據(jù)清理和融合操作(例如，垃圾回收)進(jìn)行重復(fù)。因此，由于能夠避免附加的重寫的數(shù)目，所以隨著存儲設(shè)備的OPR增大，存儲設(shè)備的寫入放大減小。僅作為示例，10％的OPR可以對應(yīng)于大約5的寫入放大，25％的OPR可以對應(yīng)于大約2的寫入放大，以及50％的OPR可以對應(yīng)于大約1的寫入放大。

發(fā)明內(nèi)容