[發明專利]一種固態硬盤及其磨損平衡方法和終端設備

在審

• 申請號: 202110284171.1
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN112817880A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 李修錄;尹善騰;朱小聰;吳健全
• 申請（專利權）人: 深圳市安信達存儲技術有限公司
• 主分類號: G06F12/02
• 分類號: G06F12/02
• 代理公司: 深圳市華盛智薈知識產權代理事務所(普通合伙) 44604
• 代理人: 胡國英

本發明適用于存儲技術領域，提供了一種固態硬盤及其磨損平衡方法和終端設備，方法包括:接收數據的寫入指令；計算數據對應的邏輯頁的熱度值；將計算出的熱度值與預設的熱度閾值進行比較；若邏輯頁的熱度值大于或者等于熱度閾值，則將數據存儲到第一類型的閃存塊；若邏輯頁的熱度值小于熱度閾值，則將數據存儲到第二類型的閃存塊；更新邏輯頁的熱度值，記錄更新時間。本技術方案中，通過公式計算出待寫入數據對應的邏輯頁的熱度值，能夠很好的反應出當前邏輯頁被操作的頻繁程度，再通過將熱數據定向寫到年輕的閃存塊上，將冷數據寫到年老的閃存塊上，使得閃存塊做到磨損均衡，提高了SSD的使用壽命。

技術領域

本發明屬于存儲技術領域，尤其涉及一種固態硬盤及其磨損平衡方法和終端設備。

背景技術

固態硬盤（Solid State Disk或Solid State Drive，簡稱SSD）是用固態電子存儲芯片陣列制成的存儲硬盤，由控制單元和存儲單元（FLASH芯片、DRAM芯片）兩部分組成。固態硬盤在接口的規范和定義、功能及使用方法以及產品外形和尺寸上與普通硬盤完全一致，現被廣泛應用于軍事、車載、工控、網絡監控、電力、醫療、航空、導航設備等領域。

SSD的存儲單元分為三類，單層單元（Single-Level Cell，簡稱SLC）、多層單元（Multi-Level Cell，簡稱MLC）和三層單元（Trinary-Level Cell,簡稱TLC）。其中，SLC即1bit/cell，原理是在1個儲存單元(cell)中存放1位元(bit)的資料，約10萬次擦寫壽命。MLC即2bit/cell，原理是在1個儲存單元(cell)中存放2位元(bit)的資料，約1000--3000次擦寫壽命。TLC 即3bit/cell，原理是在1個儲存單元(cell)中存放3位元(bit)的資料，約1000次擦寫壽命。

也就是說，無論是那種類型的SSD,其存儲單元都是有擦寫壽命的限制的。而SSD在實際使用過程中，在進行讀寫數據時，會集中讀寫SSD其中一部分閃存，這部分的閃存壽命就會損耗得特別快，出現壞塊。如果SSD出現壞塊，那么該SSD的壽命就會減少，甚至直接報廢。

這種磨損不平衡的情況，可能會導致一塊100G容量的SSD，只因有少量的壞塊（例如數M的壞塊），而整塊報廢。為了彌補SSD閃存的壽命缺陷，最大程度延續SSD的壽命，業界為SSD引入了磨損平衡（Wear Leveling）算法，通過WL算法盡可能的讓所有閃存磨損度盡保持一致。

一種現有的磨損平衡算法，其原理是在寫入新數據的時候，自動往比較新的閃存塊中寫，而不往老的閃存中寫。另一種現有的磨損平衡方法，SSD會在監測到某些閃存塊比較老時，會自動進行數據分配，讓比較老的閃存塊承擔不需要寫數據的儲存任務，同時讓較新的閃存塊騰出空間，平常的數據讀寫就在比較新的閃存塊中進行，如此來平衡各個閃存塊的壽命損耗。

由此可見，在現有的磨損平衡算法中，都是將數據盡可能的往年輕的閃存塊中寫，未能區分不同的數據來提供相適應的存儲策略，磨損平衡效果欠佳。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供了固態硬盤及其磨損平衡方法和終端設備，解決了SSD現有的磨損平衡算法，未能區分不同的數據來提供相適應的存儲策略，磨損平衡效果欠佳的問題。

本發明實施例的第一方面提供了一種固態硬盤的磨損平衡方法，所述方法包括以下步驟：

接收數據的寫入指令；

根據以下公式計算所述數據對應的邏輯頁的熱度值H_k+1:

H_k+1=W*H_k+（1-W）*T_diff