[發(fā)明專利]面向非易失性內(nèi)存的磨損均衡及訪問方法、設備和存儲介質(zhì)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810824443.0
• 申請日: 2018-07-25
• 公開（公告）號: CN108920386B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發(fā)明（設計）人: 楊洪章;屠要峰;陳貴海;郭斌;韓銀俊;閆宗帥;黃震江;高洪
• 申請（專利權(quán)）人: 中興通訊股份有限公司
• 主分類號: G06F12/02
• 分類號: G06F12/02
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44281
• 代理人: 薛祥輝

本發(fā)明公開了一種面向非易失性內(nèi)存的磨損均衡及訪問方法、設備和存儲介質(zhì)，該方法包括：將非易失性內(nèi)存在邏輯上劃分為p個級別的物理單位，所述非易失性內(nèi)存包括多個第1級別的物理單位，每個第p?1級別的物理單位包括多個第p級別的物理單位；在第q級別的物理單位對應的時間周期到達時，將每個第q級別的物理單位的數(shù)據(jù)更換至其他第q級別的物理單位。根據(jù)本發(fā)明的技術方案，能夠?qū)嶋H將同一邏輯地址的數(shù)據(jù)均衡分散在各個物理地址，使得對同一固定的邏輯地址的無意或惡意集中訪問，分散到多個物理地址上，而對于傳統(tǒng)的查表式的地址轉(zhuǎn)換方法，無需額外長期占用內(nèi)存空間，并且通過簡單計算即可完成邏輯地址和物理地址的轉(zhuǎn)換，避免了低效的查表操作。

技術領域

本發(fā)明涉及通信技術領域，尤其涉及一種面向非易失性內(nèi)存的磨損均衡及訪問方法、設備和存儲介質(zhì)。

背景技術

非易失性內(nèi)存(NVM，Non-Volatile Memory)因其兼具傳統(tǒng)外存的持久性和傳統(tǒng)內(nèi)存的高性能，近年來迎來了飛速的發(fā)展。與固態(tài)硬盤(SSD，Solid State Drives)相似，非易失性內(nèi)存具有有限次的擦寫次數(shù)。面對該種特性，必須支持磨損均衡。否則，無意的熱點訪問，或惡意的反復擦寫攻擊，都會導致某些物理地址(頁、塊、段)首先達到擦寫次數(shù)上限，造成負面影響——輕者降低可用容量，重者導致全盤報廢。

固態(tài)硬盤通過硬件映射表的方法完成磨損均衡的工作，即通過FTL(FlashTranslation Layer，閃存轉(zhuǎn)換層)中的映射表完成邏輯地址與物理地址的映射。FTL統(tǒng)計物理地址的訪問次數(shù)，對于訪問頻率高的物理地址，只需要改變映射表，將該邏輯地址映射的物理地址改為訪問頻率低的物理地址。除了地址映射、磨損均衡之外，F(xiàn)TL還承擔了垃圾回收、ECC(Error Correcting Code，錯誤檢查和糾正)校驗、壞塊管理等工作。

然而，非易失性內(nèi)存的磨損均衡不能照搬傳統(tǒng)的硬件映射表方法，原因在于：(1)非易失性內(nèi)存無FTL硬件。FTL凝結(jié)了固態(tài)硬盤廠商的核心技術，其集成在硬件設備中。但是非易失性內(nèi)存并無FTL硬件，如果僅僅為了磨損均衡增加硬件設計上的開銷和成本，難以得到硬件廠商的支持。(2)非易失性內(nèi)存對性能要求高。采用軟件的查表操作效率低下，并且，增加了“統(tǒng)計擦寫次數(shù)”的步驟，這樣的性能損害對于固態(tài)硬盤不足1％(基本可以忽略)，但是非易失性內(nèi)存的訪問時延低于固態(tài)硬盤1-2個數(shù)量級，這樣的性能損害將產(chǎn)生30％以上的性能損害(十分顯著)。(3)非易失性內(nèi)存的價格高昂。如果采用軟件的方式實現(xiàn)映射表，記錄“邏輯地址、物理地址、擦寫次數(shù)”的映射關系，則會占據(jù)寶貴的內(nèi)存空間，大大降低了可用容量。綜上所述，不論是照搬傳統(tǒng)的硬件的映射表方法，還是通過軟件改進的映射表方法，均不適用于非易失性內(nèi)存。

因此，本發(fā)明提出一種面向非易失性內(nèi)存的磨損均衡方案，以解決非易失性內(nèi)存內(nèi)部的微觀磨損均衡問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例的主要目的在于提出一種面向非易失性內(nèi)存的磨損均衡及訪問方法、設備和存儲介質(zhì)，旨在解決非易失性內(nèi)存內(nèi)部的微觀磨損均衡問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種面向非易失性內(nèi)存的磨損均衡及訪問方法，包括：將非易失性內(nèi)存在邏輯上劃分為p個級別的物理單位，所述非易失性內(nèi)存包括多個第1級別的物理單位，每個第p-1級別的物理單位包括多個第p級別的物理單位，p為大于1的正整數(shù)；在第q級別的物理單位對應的時間周期到達時，將每個第q級別的物理單位的數(shù)據(jù)更換至其他第q級別的物理單位，q為1至p中任一正整數(shù)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種面向非易失性內(nèi)存的磨損均衡及訪問設備，包括非易失性內(nèi)存、處理器；所述處理器用于執(zhí)行面向非易失性內(nèi)存的磨損均衡及訪問程序，以實現(xiàn)以下步驟：將非易失性內(nèi)存在邏輯上劃分為p個級別的物理單位，所述非易失性內(nèi)存包括多個第1級別的物理單位，每個第p-1級別的物理單位包括多個第p級別的物理單位，p為大于1的正整數(shù)；在第q級別的物理單位對應的時間周期到達時，將每個第q級別的物理單位的數(shù)據(jù)更換至其他第q級別的物理單位，q為1至p中任一正整數(shù)。