[發明專利]儲存轉換層

在審

• 申請號: 201380058167.7
• 申請日: 2013-09-06
• 公開（公告）號: CN104854554A
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發明（設計）人: D·C·斯蒂芬斯
• 申請（專利權）人: 百科容（科技）公司
• 主分類號: G06F7/22
• 分類號: G06F7/22;G06F9/46;G06F17/30
• 代理公司: 北京嘉和天工知識產權代理事務所(普通合伙) 11269
• 代理人: 嚴慎;支媛

相關申請的交叉引用：本申請要求2012年9月6日提交的美國臨時申請No.61/697,711以及2013年3月15日提交的美國臨時申請No.61/799,487的權益，這些申請的全部內容通過引用并入，就好像在本文中進行了充分闡述一樣。

背景技術

諸如NAND(與非)閃存和儲存類存儲器(“介質”或“儲存介質”)的儲存介質的一個特性是，儲存介質通常具有先擦除后編程的架構。另外，常規的儲存介質可以以遠小于擦除單元大小的單元大小(扇區、頁面等)讀取和編程(或“寫入”)。例如，常見的讀取和編程單元大小可以是4千字節、8千字節、16千字節、32千字節和64千字節，而常見的擦除單元大小(或塊)通常大約是讀取/編程單元大小的200至1000倍。閃存轉換層(FTL)軟件系統已經被開發來對儲存介質的先擦除后編程的架構以及讀取/編程單元大小對擦除單元大小的失調(misalignment)進行處理。然而，根據常規方法的FTL的管理通常增加了儲存系統的成本和復雜性。因此，有效地且高效地使用FTL和相關聯的功能的方法可以有益于數據儲存產業。

發明內容

本公開不限于所描述的特定的系統、裝置和方法，因為這些可以有所變化。本說明書中所使用的術語僅僅是出于描述特定版本或實施方案的目的，并非意圖限制范圍。

如本文件中所使用的，單數形式“一(“a”、“an”)”和“所述(“the”)”包括復數指代，除非上下文另有明確指示。除非另有定義，本文中所使用的所有的技術術語和科學術語都具有與本領域的普通技術人員通常理解的意義相同的意義。本公開中的任何內容都不應被解釋為承認本公開中所描述的實施方案由于在先發明而無權先于這樣的公開內容。如本文件中所使用的，術語“包括”意指“包括，但不限于”。

在實施方案中，被配置來實現儲存轉換層的數據儲存系統可以包括：多個持久儲存裝置，所述多個持久儲存裝置中的每個包括儲存介質和儲存裝置控制器，所述儲存介質被配置來儲存多個數據存取單元和元數據，所述儲存裝置控制器被配置來在儲存塊級管理儲存介質的多個儲存塊；與所述多個持久儲存裝置進行可操作的通信的多個儲存聚合控制器，所述多個儲存聚合控制器被配置來維護所述多個數據存取單元的有效性；以及與所述多個儲存聚合控制器進行可操作的通信的儲存管理寫入器控制器，所述儲存管理寫入器控制器被配置來：存取所述多個數據存取單元的邏輯地址以及儲存在所述多個持久儲存裝置中的數據，并且維護所述邏輯地址與儲存在所述多個儲存聚合控制器中的所述數據之間的映射。

附圖說明

圖1示出介質擦除塊及其在N個頁面中的組件以及單個頁面內的M個邏輯塊地址。

圖2描繪根據某些實施方案的地址映射。

圖3描繪根據某些實施方案的SAC跟蹤PSD內部的有效頁面的機制。

圖4描繪典型的寫入(也被稱為“編程”)處理。

圖5描繪從SMW通過SAC到PSD的儲存轉換層的映射。

具體實施方式

FTL可以執行各種功能。例如，FTL可以執行邏輯到物理(LTP)地址映射，LTP地址映射通常可以涉及邏輯系統級地址到物理存儲器地址的映射。另一個示例性功能是在斷電事件的情況下的掉電恢復以用于所儲存的數據的隨后可存取性/恢復。另一個示例可以涉及損耗均衡，在損耗均衡中，程序事件可以被放置為使得可用的程序單元池盡可能地均勻地損耗，以使得可以以統計上可預測的分布來使得大多數程序單元到達它們的使用壽命的終點。進一步的示例包括垃圾收集(garbage?collection)功能，該功能通?？梢陨婕皬牟脸龁卧獌鹊倪^期數據(例如，不再具有時間用途的數據)分離出并且恢復良好的數據(例如，具有時間有效性的數據)以及重新將該良好的數據分布回可用程序單元池中。FTL功能通常可以被“包含”在與儲存介質相同的功能單元內，該功能單元可以被稱為儲存裝置單元或固態盤(SSD)。

FTL的性能可以涉及各種特性，諸如讀取/編程性能、系統操作延遲、經過一段時間的每一操作(讀取、編程、擦除)的平均功率、損耗均衡的功效、超額配置(overprovisioning)(例如，可供用戶數據使用的存儲量與系統中的實體上的原始存儲器相對比)以及儲存元數據(“狀態信息”或“狀態”)所需的存儲量，所述元數據可以包括LTP映射信息、空閑空間信息和/或關于損耗均衡、垃圾收集等的信息。

通常與給定的閃存轉換層實現方式相關聯的儲存裝置單元成本與靜態地儲存“熱(hot)”元數據(通常儲存在隨機存取存儲器(RAM)中)和元數據(通常儲存在介質中)所需的存儲量成正比。