[發明專利]FTL提供的緩存、其優化方法與存儲設備

在審

• 申請號: 201811154294.8
• 申請日: 2018-09-30
• 公開（公告）號: CN110968525A
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 孫清濤;路向峰
• 申請（專利權）人: 北京憶恒創源科技有限公司
• 主分類號: G06F12/06
• 分類號: G06F12/06
• 代理公司: 北京卓特專利代理事務所(普通合伙) 11572
• 代理人: 陳變花

本申請提供了FTL提供的緩存、其優化方法與存儲設備。所提供的用于存儲設備的方法包括：獲取用于訪問存儲設備的邏輯地址；查詢FTL緩存條目，若FTL緩存條目記錄有獲得的邏輯地址，則用從FTL緩存條目獲得的同邏輯地址對應的緩存容器索引訪問對應緩存容器的緩存單元。本申請意在改進FTL，由FTL統一管理存儲設備的地址映射與緩存，從而提升存儲設備的性能。

技術領域

本申請涉及存儲技術，涉及由FTL(Flash Translation Layer，閃存轉換層)提供緩存。

背景技術

圖1展示了固態存儲設備的框圖。固態存儲設備102同主機相耦合，用于為主機提供存儲能力。主機同固態存儲設備102之間可通過多種方式相耦合，耦合方式包括但不限于通過例如SATA(Serial Advanced Technology Attachment，串行高級技術附件)、SCSI(Small Computer System Interface，小型計算機系統接口)、SAS(Serial AttachedSCSI，串行連接SCSI)、IDE(Integrated Drive Electronics，集成驅動器電子)、USB(Universal Serial Bus，通用串行總線)、PCIE(Peripheral Component InterconnectExpress,PCIe，高速外圍組件互聯)、NVMe(NVM Express，高速非易失存儲)、以太網、光纖通道、無線通信網絡等連接主機與固態存儲設備102。主機可以是能夠通過上述方式同存儲設備相通信的信息處理設備，例如，個人計算機、平板電腦、服務器、便攜式計算機、網絡交換機、路由器、蜂窩電話、個人數字助理等。存儲設備102包括接口103、控制部件104、一個或多個NVM芯片105以及DRAM(Dynamic Random Access Memory，動態隨機訪問存儲器)110。

NAND閃存、相變存儲器、FeRAM(Ferroelectric RAM，鐵電存儲器)、MRAM(MagneticRandom Access Memory，磁阻存儲器)、RRAM(Resistive Random Access Memory，阻變存儲器)、XPoint存儲器等是常見的NVM。

接口103可適配于通過例如SATA、IDE、USB、PCIE、NVMe、SAS、以太網、光纖通道等方式與主機交換數據。

控制部件104用于控制在接口103、NVM芯片105以及DRAM 110之間的數據傳輸，還用于存儲管理、主機邏輯地址到閃存物理地址映射、擦除均衡、壞塊管理等?？刂撇考?04可通過軟件、硬件、固件或其組合的多種方式實現，例如，控制部件104可以是FPGA(Field-programmable gate array，現場可編程門陣列)、ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit，應用專用集成電路)或者其組合的形式。控制部件104也可以包括處理器或者控制器，在處理器或控制器中執行軟件來操縱控制部件104的硬件來處理IO(Input/Output)命令。控制部件104還可以耦合到DRAM 110，并可訪問DRAM 110的數據。在DRAM可存儲FTL表和/或緩存的IO命令的數據。

控制部件104包括閃存接口控制器(或稱為介質接口控制器、閃存通道控制器)，閃存接口控制器耦合到NVM芯片105，并以遵循NVM芯片105的接口協議的方式向NVM芯片105發出命令，以操作NVM芯片105，并接收從NVM芯片105輸出的命令執行結果。已知的NVM芯片接口協議包括“Toggle”、“ONFI”等。

存儲器目標(Target)是NAND閃存封裝內的共享CE(,Chip Enable，芯片使能)信號的一個或多個邏輯單元(LUN，Logic UNit)。NAND閃存封裝內可包括一個或多個管芯(Die)。典型地，邏輯單元對應于單一的管芯。邏輯單元可包括多個平面(Plane)。邏輯單元內的多個平面可以并行存取，而NAND閃存芯片內的多個邏輯單元可以彼此獨立地執行命令和報告狀態。