[發明專利]一種低內存消耗的閃存磨損均衡方法

有效

• 申請號: 201811033392.6
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN109524046B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 陳彎彎;韓國軍;方毅;蔡國發;朱增昌
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G11C16/34
• 分類號: G11C16/34
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

本發明公開一種低內存消耗的閃存磨損均衡方法，采用相對擦除次數和誤碼數雙重判決冷熱數據塊，同時對誤碼數小、相對擦除次數高的數據塊，給予更多寫入的機會，本發明對冷熱數據判斷更準確，靜態磨損均衡方法更有效，使固態硬盤能達到其真實的寫入次數壽命。

技術領域

本發明涉及固態存儲領域，更具體地，涉及一種低內存消耗的閃存磨損均衡方法。

背景技術

固態硬盤由主控單元和固態存儲單元組成，固態存儲單元由多個NAND閃存數據塊組成。由于固態硬盤沒有重寫機制，所以在一個塊寫滿數據后，需要擦除塊中的數據，才可以寫入新數據。當數據更新時，將新數據重新寫入，標記原數據為無效，進入待擦除狀態。

固態硬盤的物理特性決定了它的可擦寫次數是有限的，SLC約有十萬次寫入(擦寫)壽命，MLC的寫入(擦除)壽命約為三千到一萬。存儲的容量提高了一倍，寫入(擦除)壽命只剩下低于十分之一，將固態硬盤均勻化寫入，提高其全部塊壽命利用率就更加重要了。為提高存儲的利用率，延長固態硬盤的壽命，需要對各個塊的寫入(擦除)次數進行均衡，這種對各個塊擦除操作的次數進行均衡的做法稱為磨損均衡(wear-levling)。

固態硬盤在讀寫過程中會受到周圍塊讀寫的影響，會造成實際每一塊的可擦寫次數不一樣。且固態硬盤在出廠時為所有的塊能達到最大的可擦除次數，標記的最大擦除次數，只有實際的三分之一左右。隨著固態硬盤擦除次數的增多，寫入(擦除)操作錯誤bit數出現波動式增長。同時每個塊達到最大可糾錯bit數時，累計的擦除次數不一樣，所以單純的用擦除次數或者錯誤bit數來評估固態硬盤的狀態是不合適的。

發明內容

本發明的目的是解決上述一個或多個缺陷，提出了一種低內存消耗的閃存磨損均衡方法。

為實現上述目的，本發明提供了一種低內存消耗的閃存磨損均衡方法，建立一個n位相對擦除次數表，表中記錄物理塊標識和相對最小擦除次數；設定N個誤碼閾值并將固態硬盤生命周期分為N+1個階段池。

進一步地，所述誤碼閾值設定為2個并將固態硬盤生命周期分為3個階段池，包括：第一階段池，第二階段池，第三階段池。

進一步地，所述的相對最小擦除次數是是固態硬盤總的擦除次數減去最小擦除次數。

進一步地，所述低內存消耗的閃存磨損均衡方法中，所述的誤碼閾值包括BER1和BER2，其中BER2大于BER1，BER1和BER2根據指數關系模型y＝ae^bx-1確定，其中y代表誤碼閾值，x為擦除次數，a，b為調整參數，其中芯片不同時，a、b取值不同。

進一步地，當所述誤碼閾值為BER1時，x取值為擦除次數出廠最大值的十分之一，當所述誤碼閾值為BER2時，x取值為擦除次數出廠最大值的十分之九。

進一步地，所述低內存消耗的閃存磨損均衡方法中，所述第一階段池內最大擦除次數的誤碼數小于所述誤碼閾值BER1，所述第二階段池內最大擦除次數的誤碼數大于所述誤碼閾值BER1且小于所述誤碼閾值BER2，所述第三階段池內最大擦除次數的誤碼數大于所述誤碼閾值BER2。

進一步地，所述第一階段池內包括相對擦除次數表，用n位標記，所述相對擦除次數表中最大的數為2ⁿ，當最大擦除次數與最小擦除次數的差值也為2ⁿ時，檢測最大擦除次數塊的誤碼數n，如果最大擦除次數塊的誤碼數n的值大于閾值BER1，將最大擦除次數塊歸入第二階段池，此時最小擦除次數塊作為冷數據塊組成冷數據池。如果最大擦除次數塊的誤碼數小于閾值BER1，將其留在第一階段池。將最小擦除次數的數據寫入到最大擦除次數塊中，停止最大擦除次數塊相對擦除次數的計數，等待最大擦除次數塊值小于2^n，恢復計數。

進一步地，所述第二階段池內，第二階段池和冷數據池間進行靜態磨損均衡操作，將冷數據池和第二階段池分別進行物理塊熱度系數標記，判斷出極冷或極熱的情況，物理塊熱度系數＝去掉本身塊的平均誤碼數減去所有塊的平均誤碼數；