[發(fā)明專利]一種固態(tài)硬盤提升壽命的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710685123.7
• 申請日: 2017-08-11
• 公開（公告）號: CN107506138B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王猛;徐偉華;胡穎穎
• 申請（專利權(quán)）人: 東莞記憶存儲科技有限公司
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06
• 代理公司: 廣東廣和律師事務(wù)所 44298
• 代理人: 董紅海

本發(fā)明公開了一種固態(tài)硬盤提升壽命的方法，其特征在于在量產(chǎn)階段完成自檢并進(jìn)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)的格式化后，將所有空閑的區(qū)域采用無效的隨機(jī)數(shù)進(jìn)行填充，并標(biāo)志對應(yīng)的填充物理塊為垃圾塊；在運(yùn)行時(shí)刻當(dāng)需要分配填充了無效的隨機(jī)數(shù)的物理塊用以承接新數(shù)據(jù)寫入時(shí)，再實(shí)時(shí)擦除該物理塊后再寫入新數(shù)據(jù)。通過改進(jìn)后的方法，由于總是在數(shù)據(jù)寫入時(shí)候才對NAND進(jìn)行擦除，或者只是保持一小部分的物理塊提前進(jìn)行擦除，所以有效地杜絕或降低了NAND物理塊處于Erase State的可能性，實(shí)現(xiàn)了提高固態(tài)硬盤壽命的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及存儲設(shè)備控制領(lǐng)域，特別涉及一種固態(tài)硬盤提升壽命的方法。

背景技術(shù)

SSD(固態(tài)硬盤)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各種場合，隨著工藝的演進(jìn)，NAND已經(jīng)從早期的2xnm,到1xnm,再到3D,cell也從早期的SLC演進(jìn)為MLC,TLC。

伴隨這些演進(jìn)，一些NAND的錯(cuò)誤模型也逐步增加，例如在2D/3D TLC時(shí)代，顆粒長時(shí)間處于非close狀態(tài)會導(dǎo)致NAND的數(shù)據(jù)可靠性、Flash壽命大大降低。

圖1是典型的NAND組成示意圖：DIE,可獨(dú)立并發(fā)操作的單元；Block,可獨(dú)立擦除的單元，其內(nèi)各個(gè)物理位置的數(shù)據(jù)寫入后在下一次寫之前必須要將整個(gè)Block擦除；Page，讀寫單元。

圖2是頁內(nèi)出現(xiàn)錯(cuò)誤Bit數(shù)量與擦除的關(guān)系圖，在某個(gè)時(shí)刻(PE Cycle),當(dāng)物理塊(全部或者部分)處于Erased State時(shí)，對比物理塊沒有處于該狀態(tài)的情形，其數(shù)據(jù)錯(cuò)誤率在同等條件下會有顯著上升，而且該問題一旦發(fā)生過會在其整個(gè)生命周期內(nèi)存在，表現(xiàn)為在其后的PE Cycle內(nèi)錯(cuò)誤bit數(shù)持續(xù)較高。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上缺陷，本發(fā)明目的是如何降低空閑區(qū)域處于Erase狀態(tài)，進(jìn)而引起所在物理塊出現(xiàn)錯(cuò)誤bit,造成降低SSD壽命的問題。

為了解決以上問題本發(fā)明提出了一種固態(tài)硬盤提升壽命的方法，其特征在于在量產(chǎn)階段完成自檢并進(jìn)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)的格式化后，將所有空閑的區(qū)域采用無效的隨機(jī)數(shù)進(jìn)行填充，并標(biāo)志對應(yīng)的填充物理塊為垃圾塊；在運(yùn)行時(shí)刻當(dāng)需要分配填充了無效的隨機(jī)數(shù)的物理塊用以承接新數(shù)據(jù)寫入時(shí)，再實(shí)時(shí)擦除該物理塊后再寫入新數(shù)據(jù)。

所述的固態(tài)硬盤提升壽命的方法，其特征在于在垃圾回收程序中，在完成將待回收物理塊的有效數(shù)據(jù)的搬移后，不對回收的物理塊進(jìn)行擦除操作，只是將該物理塊標(biāo)志為垃圾塊。

所述的固態(tài)硬盤提升壽命的方法，其特征在于固態(tài)硬盤控制器增加部分預(yù)擦除操作，動態(tài)維持10～20％的垃圾塊在分配使用時(shí)主動先進(jìn)行擦除操作，運(yùn)行時(shí)刻需要分配存儲單元時(shí)，預(yù)先從已擦除的物理塊中進(jìn)行空間分配。

本發(fā)明通過改進(jìn)后的方法，由于總是在數(shù)據(jù)寫入時(shí)候才對NAND進(jìn)行擦除，或者只是保持一小部分的物理塊提前進(jìn)行擦除，所以有效地杜絕或降低了NAND物理塊處于EraseState的可能性，實(shí)現(xiàn)了提高固態(tài)硬盤壽命的目的。

附圖說明

圖1是典型的NAND組成示意圖；

圖2是頁內(nèi)出現(xiàn)錯(cuò)誤Bit數(shù)量與擦除的關(guān)系圖；

圖3是典型的SSD量產(chǎn)以及運(yùn)行時(shí)刻物理塊的管理策略；

圖4是改進(jìn)后的SSD量產(chǎn)以及運(yùn)行時(shí)刻物理塊的管理策略。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖3是典型的SSD量產(chǎn)以及運(yùn)行時(shí)刻物理塊的管理策略：