[發明專利]一種增強型RAID保護方法及SSD

在審

• 申請號: 201810287460.5
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN108647110A
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發明（設計）人: 王猛;徐偉華;許毅
• 申請（專利權）人: 深圳憶聯信息系統有限公司
• 主分類號: G06F11/10
• 分類號: G06F11/10
• 代理公司: 廣東廣和律師事務所 44298
• 代理人: 董紅海

本發明公開了一種增強型RAID保護方法及SSD,其特征在于每N+2個數據頁組成一個條帶，其中包含N個有效數據頁為的D0～DN?1、域和校驗數據頁P和系數計算校驗數據頁Q，當同一條帶中出現2個有效數據頁中出現錯誤，則讀取同一條帶中未出錯的其它頁數據，并填入計算域和校驗數據頁P和系數計算校驗數據頁Q的公式，將出錯的頁數據分別作為未知數，根據已知數據求解出出錯的頁數據，實現對出錯頁數據的糾錯。采用N+2增強型RAID保護方法，可以維持N+1下的資源需求量級，同時去除了條帶之間的耦合性，對于任意條帶內的任意兩個單元錯誤均能完成修復，極大地提高了SSD可靠性。

技術領域

本發明涉及存儲技術領域，尤其涉及一種增強型RAID保護方法及SSD。

背景技術

SSD(固態硬盤)已經被廣泛應用于各種場合，目前在PC市場，已經逐步替代傳統的HDD，從可靠性和性能方面為用戶提供較好的體驗。

作為SSD的主要存儲介質，NAND一直在更新換代。隨著工藝的演進，顆粒的可靠性面臨較大的挑戰。在NAND給定的擦寫次數內，隨著PE(擦寫次數)的增加，其出錯的概率也會增加。

為了滿足數據的正確性需求，除了傳統的增加ECC糾錯能力，使用NAND內置的重讀Read Retry命令來調整Cell讀取電壓外，系統級的糾錯方法也逐步被引入到SSD內部，如RAID。

圖1是SSD內部典型的N+1RAID模型示意圖：

一共有N+1個DIE,其中N個DIE存放用戶數據，一個用來存放校驗數據Parity，實際應用中，Parity會在不同DIE之間移動，為便于描述，使其固定，不影響原理性說明。

每個DIE的當前正在寫入數據的物理塊的相同Page組成一個條帶(如Page0,組成條帶Stripe 0,如Page 1,組成條帶Stripe 1…)。

校驗數據Parity的生成由該條帶內其他用戶數據異或運算得到，當某個條帶內用戶數據損壞時，可以由該條帶內其他N-1筆用戶數據以及1筆Parity數據進行異或得到(異或操作滿足數學上的交換以及可逆性)。

圖2是增加垂直條帶的二維RAID模型示意圖、除了水平N+1RAID,還構建了垂直方向的N+1RAID；圖3是增加斜紋條帶的RAID模型示意圖，除了水平N+1RAID,還構建了斜線方向的N+1RAID；其目的都是為提升多單元失效時的糾錯能力。此兩個模型下的新增的條帶(垂直、斜向)的Parity生成需要引用其后Page數據，故而系統中并存的Parity Buffer會很大，遠遠超過N+1RAID時的2倍。

并且當二維RAID中出現圖示中的錯誤分布時，由于水平條帶1/2以及垂直條帶1/2中均存在2個單元錯誤，超過了任意一個N+1的糾錯能力，所以整體數據不可糾錯，達不到N+2的糾錯需求。同理，當斜紋RAID中出現圖示中的錯誤分布時，在水平條帶和斜向條帶中均存在2個單元錯誤，超過了任意一個N+1的糾錯能力，數據不可糾。

發明內容

針對以上缺陷，本發明目的在于如何實現僅僅增加少量的校驗數據空間占有的情況下獲得可糾錯同一條帶下任意兩個數據塊的效果。

為了實現上述目的，本發明提供了一種增強型RAID保護方法,其特征在于每N+2個數據頁組成一個條帶，其中包含N個有效數據頁為的D0～DN-1、域和校驗數據頁P和系數計算校驗數據頁Q，所述P＝D0+D1+...+DN-1；Q＝A0*D0+A1*D1+...+AN-1*DN-1，A0～AN-1為權重系數系數，所有系數不等于0；當同一條帶中出現2個有效數據頁中出現錯誤，則讀取同一條帶中未出錯的其它頁數據，并填入計算域和校驗數據頁P和系數計算校驗數據頁Q的公式，將出錯的頁數據分別作為未知數，根據已知數據求解出出錯的頁數據，實現對出錯頁數據的糾錯。

所述的增強型RAID保護方法,其特征在于取N+2等于面DIE的數量。