[發明專利]基于區復位行為的數據存儲設備的區分配

在審

• 申請號: 202110371188.0
• 申請日: 2021-04-07
• 公開（公告）號: CN113778327A
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: P.魯斯維格;Y.阿塔克爾蒂
• 申請（專利權）人: 西部數據技術公司
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 邱軍

本發明題為“基于區復位行為的數據存儲設備的區分配”。在一個具體實施中，存儲器控制器包括主機接口、存儲器接口和閃存轉換層(FTL)。FTL被配置為從主機設備接收將數據存儲在固態存儲器的區中的請求。FTL還被配置為將區復位率分類確定為熱分類、冷分類和正常分類中的一者。FTL還被配置為當區復位率分類是熱分類時，將區分配給具有最少自由管芯塊的存儲器管芯。FTL還被配置為當區復位率分類是冷分類時將區分配給具有最多自由管芯塊的存儲器管芯。FTL被進一步配置為將數據發送到存儲器管芯以存儲在其中。

背景技術

本申請整體涉及存儲器設備，并且更具體地，涉及基于區復位率在存儲器中分配區的控制器。

許多固態驅動器使用NAND閃存進行存儲。在NAND閃存中，編程(串)大小和擦除(塊)大小之間存在失配。這需要主機和NAND閃存之間的閃存轉換層來管理由編程和擦除之間的失配引起的問題(例如，寫入放大、磨損均衡、壓縮等)。分區名稱空間(“ZNS”)固態驅動器被設計成針對NAND閃存進行優化。在一些ZNS系統中，區容量與NAND管芯塊(die block)的容量匹配。這種容量匹配簡化了閃存轉換層的大部分操作，因為數據被順序地寫入每個區。例如，容量匹配允許主機通過消除對虛擬塊的需要來利用固態驅動器上的幾乎所有管芯塊。雖然這導致主機的成本較低(例如，驅動成本)，但這也為閃存轉換層帶來了新的挑戰。例如，每個物理管芯不具有相同數量的壞塊。因此，在ZNS中，每個管芯具有不同的容量。假設每個管芯具有相同的數據寫入速率和相同的數據無效化(即，區復位)速率，則每個管芯可在不同時間達到物理填充。如果管芯達到容量，則該管芯將脫機并由于并行性降低而降低系統性能。因此，需要一種用于在ZNS系統中分配區以防止管芯達到容量的方法。

發明內容

分區命名空間(“ZNS”)系統中的每個區將不以相同的速率進行無效化。一些區(本文稱為“冷區”)將僅被復位數次，因此將長時間消耗管芯塊。一些區(本文稱為“熱區”)將被多次復位，并因此將在短時間后從管芯塊釋放。本公開提供了將冷區分配給具有最高數量的自由管芯塊的管芯以及將熱區分配給具有最少數量的自由管芯塊的管芯的設備、方法和裝置。這樣，防止了管芯達到全容量，因為管芯容量基于主機行為得以保持。

本公開提供了一種存儲器控制器，在一個具體實施中，該存儲器控制器包括主機接口、存儲器接口和閃存轉換層。主機接口被配置為與主機設備連接。存儲器接口被配置為與固態存儲器連接。閃存轉換層耦接到主機接口和存儲器接口。閃存轉換層被配置為通過主機接口從主機設備接收將數據存儲在存儲器的區中的請求。閃存轉換層還被配置為將區的區復位率分類確定為熱分類、冷分類和正常分類中的一者。閃存轉換層還被配置為基于區復位率分類將區分配給存儲器中的管芯。當區復位率分類為熱分類時，區被分配到具有最少自由管芯塊的管芯。當區復位率分類為冷分類時，區被分配到具有最多自由管芯塊的管芯。閃存轉換層還被配置為通過存儲器接口將數據發送到存儲器中的管芯以存儲在存儲器中。

本公開還提供了一種方法，該方法包括從主機設備接收將數據存儲在固態存儲器的區中的請求。該方法還包括利用閃存轉換層將該區的區復位率分類確定為熱分類、冷分類和正常分類中的一者。該方法進一步包括利用閃存轉換層基于區復位率分類將區分配到存儲器中的管芯。當區復位率分類為熱分類時，區被分配到具有最少自由管芯塊的管芯。當區復位率分類為冷分類時，區被分配到具有最多自由管芯塊的管芯。該方法還包括將數據發送到存儲器中的管芯以存儲在其中。

本公開還提供了一種裝置，在一個具體實施中，該裝置包括：用于從主機設備接收將數據存儲在固態存儲器的區中的請求的裝置；用于將區的區復位率分類確定為熱分類、冷分類和正常分類中的一者的裝置；用于基于區復位率分類將區分配到存儲器中的管芯的裝置；以及用于將數據發送到存儲器中的管芯以存儲在其中的裝置。當區復位率分類為熱分類時，區被分配到具有最少自由管芯塊的管芯。當區復位率分類為冷分類時，區被分配到具有最多自由管芯塊的管芯。

本公開的各個方面提供了對存儲器設備的改進。本公開可以各種形式體現，包括由軟件和/或固件控制的硬件或電路。上述發明內容僅旨在給出本公開的各個方面的一般構想，而不以任何方式限制本公開的范圍。