[發明專利]混合存儲級內存及其磨損均衡方法

在審

• 申請號: 202011316901.3
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112363957A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 孫浩;陳嵐;郝曉冉;倪茂;劉晨吉
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G06F12/02
• 分類號: G06F12/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 鄢功軍

本公開提供一種混合存儲級內存，包括：相變存儲器，其一部分作為持久化存儲，形成持久化內存文件系統單元；以及動態隨機存儲器，其和所述相變存儲器的另一部分共同作為混合內存管理單元；其中，所述相變存儲器和動態隨機存儲器統一編址，通過內存接口連接到總線。本公開同時還提供一種混合存儲級內存磨損均衡方法，包括：創建位示圖來表示現有文件塊的配置情況；每隔一間隔在所述文件塊中選取一部分作為關鍵塊；根據關鍵塊的訪問熱度對寫入文件進行分配，使得混合存儲級內存磨損均衡。

技術領域

本公開涉及存儲器技術領域，尤其涉及一種混合存儲級內存及其磨損均衡方法。

背景技術

近年來，以相變存儲器(PCM，Phase Change Memory)、磁隨機存儲器(MRAM，Magnetic Random Access Memory)、阻變隨機存儲器(RRAM，Resistive Random AccessMemory)、3D-Xpoint等為代表的非易失存儲器(NVM，Non-Volatile Memory)技術快速發展。新型非易失存儲器件與動態隨機存儲器(DRAM，Dynamic Random Access Memory)內存相比，具有更高的密度和更大的容量。與磁盤相比，具有更快的讀寫速度。隨著非易失存儲器件技術的發展，存儲級內存(SCM，Storage Class Memory)的概念被提出。存儲級內存同時具有按字節訪問(類似于DRAM)和大容量存儲(類似于外部存儲設備)的雙重特性。

文件系統是操作系統中用來組織和管理數據的一套軟件機制。因為數據最終是存儲在介質上的，所以介質的特性往往會影響文件系統的設計。文件系統可以分為磁盤文件系統和內存文件系統。磁盤文件系統如ext2、ext3、ext4等主要用來管理傳統磁盤設備。內存文件系統又可以分為易失性內存文件系統和非易失性內存文件系統。易失性內存文件系統，如ramfs和tmpfs等，使用內核中的虛擬文件系統(VFS)的通用組織結構，把所有的元數據(如超級塊和索引節點)和數據都存放于內存。由于元數據是存放在內核臨時分配的虛擬地址空間中，每次加載的元數據在內存中的位置不確定，物理內存也會隨著斷電而回收。因此，易失性內存文件系統不具備持久性。另一種是持久化的內存文件系統。持久化內存文件系統的元數據結構一般固定存放在非易失性內存的已知位置中。系統重啟后，可以在非易失內存的確定位置找到元數據結構，利用非易失性恢復數據，從而實現數據的持久化存儲。

發明內容

(一)要解決的技術問題

基于上述問題，本公開提供了一種混合存儲級內存及其磨損均衡方法，以緩解現有技術中智能終端不能滿足存儲系統功耗和容量需求，非易失存儲部分的磨損不均衡等技術問題。

(二)技術方案

本公開的一個方面，提供一種混合存儲級內存，包括：相變存儲器，其一部分作為持久化存儲，形成持久化內存文件系統單元；以及動態隨機存儲器，其和所述相變存儲器的另一部分共同作為混合內存管理單元；其中，所述相變存儲器和動態隨機存儲器統一編址，通過內存接口連接到總線。

在本公開實施例中，所述相變存儲器處于高地址空間，所述動態隨機存儲器處于低地址空間。

在本公開實施例中，所述持久化內存文件系統單元全部處于相變存儲器中，占用混合存儲級內存空間的四分之一到二分之一。

在本公開實施例中，所述混合內存管理單元還包括混合內存控制器，通過加入硬件模塊對混合內存單元的內存進行管理。

本公開的另一方面，提供一種混合存儲級內存磨損均衡方法，用于使上述任一項所述的混合存儲級內存實現磨損均衡，所述混合存儲級內存磨損均衡方法，包括：創建位示圖來表示現有文件塊的配置情況；每隔一間隔在所述文件塊中選取一部分作為關鍵塊；根據關鍵塊的訪問熱度對寫入文件進行分配，使得混合存儲級內存磨損均衡。