[發(fā)明專利]一種用于TLC類型SSD的磨損均衡方法及SSD

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201711370577.1
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108255419A
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖銳
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳憶聯(lián)信息系統(tǒng)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)明公開了一種用于TLC類型SSD的磨損均衡方法及固態(tài)硬盤，特征在于同時包括了SLC區(qū)域內(nèi)磨損均衡、TLC區(qū)域內(nèi)磨損均衡和區(qū)域間磨損均衡，SLC區(qū)域內(nèi)磨損均衡通過將SLC區(qū)域作為循環(huán)隊列，TLC區(qū)域內(nèi)磨損均衡通過統(tǒng)計各個block的擦寫次數(shù)，優(yōu)先選擇擦寫次數(shù)少的block用于存儲數(shù)據(jù)，所述區(qū)域間磨損均衡為根據(jù)熱數(shù)據(jù)識別閥值將SLC中的數(shù)據(jù)分為冷數(shù)據(jù)和熱數(shù)據(jù)，將冷數(shù)據(jù)從SLC區(qū)域遷移到TLC區(qū)域，所述熱數(shù)據(jù)識別閥值根據(jù)磨損速率來動態(tài)確定。利用SLC讀寫性能高和可擦寫次數(shù)多的優(yōu)點存儲熱數(shù)據(jù)，利用大容量的TLC存儲冷數(shù)據(jù)，從而達到成本、容量、壽命、性能的折中。通過使用動態(tài)調(diào)整熱數(shù)據(jù)閾值來降低冷數(shù)據(jù)寫入SLC、熱數(shù)據(jù)被寫入TLC的幾率，降低SLC向TLC遷移的數(shù)據(jù)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及固態(tài)硬盤控制技術(shù)，特別涉及一種用于TLC類型SSD的磨損均衡方法及SSD。

背景技術(shù)

目前，隨著固態(tài)硬盤SSD(solid state disk)表現(xiàn)出比傳統(tǒng)機械硬盤更優(yōu)的特點，SSD具有讀寫性能高、功耗低、體積小等有點，已經(jīng)在多個領(lǐng)域逐漸替代機械硬盤。

隨著NANDflash技術(shù)的發(fā)展，SSD已經(jīng)從使用SLC(single level cell)轉(zhuǎn)變?yōu)槭褂肨LC(triple level cell)。如果只是使用將TLC顆粒中的所有block作為TLC使用，會造成SSD成本相對比較高和壽命短的缺點，將TLC顆粒中部分block開成SLC部分開成TLC已經(jīng)成為一種趨勢。由于TLC類型的各個Block的擦寫壽命都有限，為了提高其整體使用壽命，必須要對其進行磨損均衡，而且磨損均衡策略的選擇非常重要，如果磨損均衡策略不好，還可能帶來寫放大，降低其使用壽命的問題。

圖1是現(xiàn)有TLC類型SSD數(shù)據(jù)均衡策略示意圖，使用單一TLC存儲介質(zhì)的SSD存在成本高、壽命短的缺點。一般將TLC中的部分區(qū)域強制轉(zhuǎn)化為SLC類型，這樣SSD存在SLC區(qū)域SLC region和TLC區(qū)域TLC region；一般采用如下的磨損均衡策略，主機通知SSD有新的寫入指令，寫命令數(shù)據(jù)進入主機數(shù)據(jù)過濾器Hot data filter，使用SLC向TLC遷移的數(shù)據(jù)量作為閾值進行冷熱數(shù)據(jù)判斷，具體為：根據(jù)遷移數(shù)據(jù)量的大小作為閾值，比如閾值為128KB，如果數(shù)據(jù)量大于128KB認為是熱數(shù)據(jù)，否則認為是冷數(shù)據(jù)。如果大于閾值被判斷為熱數(shù)據(jù)寫入SLC，如果小于閾值被判斷為冷數(shù)據(jù)寫入TLC；經(jīng)過冷熱數(shù)據(jù)判斷后進行地址映射addressmapping，根據(jù)數(shù)據(jù)類型分別進行數(shù)據(jù)映射熱數(shù)據(jù)進行SLC mapping，冷數(shù)據(jù)進行TLCmapping；經(jīng)過address mapping后，數(shù)據(jù)會被寫入SLC region或者TLC region將過濾器判斷為熱數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)寫入SLC區(qū)域，冷數(shù)據(jù)寫入TLC區(qū)域，SLC區(qū)域達到預(yù)想設(shè)定的閥值時或觸發(fā)垃圾回收操作GC時將SLC中的便冷的冷數(shù)據(jù)遷移到TLC中，這樣會造成SLC中存在大量不必要的寫操作及大量從SLC區(qū)域向TLC區(qū)域的數(shù)據(jù)遷移，這樣必然帶來大量的寫放大問題。

現(xiàn)有TLC垃圾回收流程如下,SLC region中分為主機數(shù)據(jù)區(qū)域hot region和冷區(qū)域熱數(shù)據(jù)區(qū)region，數(shù)據(jù)優(yōu)先寫入hot數(shù)據(jù)區(qū)；當hot數(shù)據(jù)區(qū)啟動時，將數(shù)據(jù)復(fù)制到warm數(shù)據(jù)區(qū)；當warm數(shù)據(jù)區(qū)進行垃圾回收時，根據(jù)N次機會原則將循環(huán)周期數(shù)達到N次的有效數(shù)據(jù)遷移到TLC數(shù)據(jù)區(qū)，否則留在warm數(shù)據(jù)區(qū)；TLC數(shù)據(jù)區(qū)按照普通垃圾回收機制進行。現(xiàn)有TLCSSD一方面能夠延長熱數(shù)據(jù)在SLC中停留的時間，提高了SSD使用初始階段的性能；另一方面這種機制增加了SLC內(nèi)部的數(shù)據(jù)遷移次數(shù)，增加了SLC垃圾回收開銷和磨損程度，有時候得不償失。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上缺陷，本發(fā)明目的是如何降低由于SLC區(qū)域數(shù)據(jù)均衡到TLC區(qū)域造成的數(shù)據(jù)讀寫概率，進而實現(xiàn)降低寫放大問題。