一種數據塊的磨損處理方法和裝置的製作方法

2023-06-10 09:49:51 2

專利名稱：一種數據塊的磨損處理方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種數據磨損的處理方法和裝置，尤其涉及一種基於磨損記錄的 對存儲設備中數據塊的磨損處理方法和裝置。
背景技術：
現有的磁碟設備使用自我監測分析和報告技術標準(S.M.A.R.T)，具有重映 壞的磁碟扇區到沒有用過的備用的扇區的功能。然而，這些磁碟機制基本上都依賴 於在運行期通過觀察一個失敗的寫入發現扇區故障。這些算法假設扇區故障是無法 預測並是隨機的，因此只能反向偵測。
而對於基於快閃記憶體的設備來說(例如快閃記憶體卡、U盤、快閃記憶體模塊組成的陣列等)， 積極主動的磨損預防顯得特別重要，這是因為運行期發現快閃記憶體塊失效與磁碟技術相 比成本更大。在磁碟中，相對於慢速的臂尋時間來說，磁頭能很快讀回剛寫入的數 據，這樣數據核實就無需以明顯的性能為代價。然而，對基於快閃記憶體的設備，存取時 間是由實際的塊讀寫決定的，而不是一個物理查找。因而，以額外的讀取操作來核 實寫入和發現失效將會有一個顯著的性能降低為代價。這一點對基於快閃記憶體的設備是 無法接受的，因為其吞吐量相對於磁碟技術是一個缺陷。
目前的快閃記憶體沒有避免磨損的機制，如果將磁碟的S.M.A.R.T技術引入到快閃記憶體 中，也無法做到主動預防磨損。為了快閃記憶體的可靠性要求，亟待一種對快閃記憶體存儲的磨 損進行預防和處理的技術。

發明內容
本發明的目的在於解決上述問題，提供了一種數據塊的磨損處理方法，避免 因頻繁寫入物理塊而造成存儲設備的過早磨損以致數據丟失。
本發明的另一目的在於提供了一種數據塊的磨損處理裝置，避免因頻繁寫入 物理塊而造成存儲設備的過早磨損以致數據丟失。
本發明的技術方案為本發明揭示了一種數據塊的磨損處理方法，包括 在對數據塊進行操作時，記載其磨損記錄； 當數據塊的磨損記錄到達臨界值時，確定備用存儲空間； 更新數據塊的物理地址和邏輯地址的映射； 將該數據塊上的數據轉移到該備用存儲空間中。
上述的數據塊的磨損處理方法，其中，該磨損記錄記載在每一個數據塊中或 者記載在一個預設的存儲空間。
上述的數據塊的磨損處理方法，其中，在該數據塊所在的單個存儲模塊內確 定該備用存儲空間，或者在與該數據塊所在的存儲模塊不同的另一個存儲模塊內確 定該備用存儲空間。
本發明還揭示了一種數據塊的磨損處理方法，包括
在對數據塊進行操作時，記載其磨損記錄；
當數據塊的磨損記錄到達臨界值時，確定替換塊的邏輯地址和物理地址；
更新數據塊的物理地址和邏輯地址的映射；
對該數據塊和該替換塊交換數據。
上述的數據塊的磨損處理方法，其中，將磨損記錄最少的數據塊確定為該替換塊。
上述的數據塊的磨損處理方法，其中，該磨損記錄記載在每一個數據塊中或 者記載在一個預設的存儲空間。
上述的數據塊的磨損處理方法，其中，在該數據塊所在的單個存儲模塊內確 定該替換塊，或者在與該數據塊所在的存儲模塊不同的另一個存儲模塊內確定該替 換塊。
上述的數據塊的磨損處理方法，其中，該數據塊是位於快閃記憶體模塊中的數據塊。 本發明揭示了一種數據塊的磨損處理裝置，包括 磨損記錄記載模塊，在對數據塊進行操作時記載其磨損記錄； 臨界判斷模塊，判斷數據塊的磨損記錄是否到達臨界值；
備用存儲空間確定模塊，在該臨界判斷模塊判斷出數據塊到達臨界值時確定 備用存儲空間；
塊映射更新模塊，更新數據塊的物理地址和邏輯地址的映射；
數據轉移模塊，將該數據塊中的數據轉移到該備用存儲空間。 上述的數據塊的磨損處理裝置，其中，該磨損記錄記載模塊將該磨損記錄記 載在每一數據塊中或者該磨損記錄記載模塊將該磨損記錄記載在一個預設的存儲空間。
上述的數據塊的磨損處理裝置，其中，該備用存儲空間確定模塊是在該數據 塊所在的單個存儲模塊內確定該備用存儲空間，或者該備用存儲空間確定模塊是在 與該數據塊所在的存儲模塊不同的另一個存儲模塊內確定該備用存儲空間。 本發明還揭示了一種數據塊的磨損處理裝置，包括 磨損記錄記載模塊，在對數據塊進行操作時記載其磨損記錄； 臨界判斷模塊，判斷數據塊的磨損記錄是否到達臨界值； 替換塊確定模塊，在該臨界判斷模塊判斷出數據塊到達臨界值時確定替換塊； 塊映射更新模塊，更新數據塊的物理地址和邏輯地址的映射； 數據交換模塊，對該數據塊和該替換塊交換數據。
上述的數據塊的磨損處理裝置，其中，該替換塊確定模塊將磨損記錄最少的 數據塊確定為該替換塊。
上述的數據塊的磨損處理裝置，其中，該磨損記錄記載模塊將該磨損記錄記 載在每一數據塊中或者該磨損記錄記載模塊將該磨損記錄記載在一個預設的存儲 空間。
上述的數據塊的磨損處理裝置，其中，該替換塊確定模塊是在該數據塊所在 的單個存儲模塊內確定該替換塊，或者該替換塊確定模塊是在與該數據塊所在的存 儲模塊不同的另 一個存儲模塊內確定該替換塊。
上述的數據塊的磨損處理裝置，其中，該數據塊是位於快閃記憶體模塊中的數據塊。 本發明對比現有技術有如下的有益效果本發明通過磨損記錄來跟蹤每個物 理塊的寫入歷史，得以精確跟蹤任何特別的接近損壞的數據塊。當發現這個數據塊 後，重映到另一個物理位置，這樣避免了損壞。對比現有技術，極大提高了基於閃 存的存儲壽命。


圖1是本發明的數據塊的磨損處理方法的第一實施例的流程圖。
圖2是快閃記憶體存儲裝置的第一實施例的框圖。
圖3是快閃記憶體存儲裝置的第二實施例的框圖。
圖4是本發明的數據塊的磨損處理方法的第二實施例的流程圖。
圖5是本發明的數據塊的磨損處理裝置的第一實施例的框圖。
圖6是本發明的數據塊的磨損處理裝置的第二實施例的框圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的描述。
圖l示出了本發明的數據塊的磨損處理方法的第一實施例的流程。請參見 圖1，下面是對本方法中各步驟的詳細描述。
步驟S10:在對數據塊進行操作時，記載其磨損記錄。
操作可以包括讀數據、寫數據或者讀寫數據，相應的，磨損記錄可以是該 數據塊上讀數據的次數、寫數據的次數或者讀寫數據的次數。較佳地，將在數 據塊上寫數據的次數作為磨損次數記錄。
可以將每個數據塊的磨損記錄記載在該數據塊自身的存儲空間內，例如每
個數據塊中都留有一段字節，用於存儲其自身的磨損記錄。也可以把每個數據 塊的磨損記錄統一記載在一個專門的存儲空間，例如在一個存儲模塊中獨立開 闢一個存儲空間，專門用於存儲所有數據塊的磨損記錄。
這裡所說的數據塊較佳的是指快閃記憶體存儲的數據塊，當然也可以是其他存儲 技術的數據塊。
步驟S12:當數據塊的磨損記錄到達臨界值時，確定備用存儲空間。 備用存儲空間通常是一個或多個空白的數據塊。 一般來說，快閃記憶體裝置有兩 種實現方式， 一種是如圖2所示的單個快閃記憶體模塊的方式，裝置包括物理輸入/ 輸出接口30、快閃記憶體控制器31和單個快閃記憶體模塊32;另一種是如圖3所示的快閃記憶體 陣列的方式，裝置包括物理輸入/輸出接口 40、快閃記憶體陣列控制器41和快閃記憶體陣列 42，其中快閃記憶體陣列42由並列的多個快閃記憶體模塊421 42N構成。其中快閃記憶體控制器 31和快閃記憶體陣列控制器41在各自裝置中均完成邏輯地址和物理地址的映射。
對於圖2的實施例，由於是單一的快閃記憶體模塊，備用存儲空間和該數據塊是 位於同一個快閃記憶體模塊32的。
對於圖3的實施例，由於是多個快閃記憶體模塊，備用存儲空間和該數據塊可以
位於同一個快閃記憶體模塊，也可以位於不同的快閃記憶體模塊。
步驟S14:更新數據塊的物理地址和邏輯地址的映射。
在放棄磨損的物理塊的時候，需要對原來的物理地址和邏輯地址的映射關 系進行更新。
步驟S16:將磨損數據塊上的數據轉移到備用存儲空間中。
對應於步驟S12，在圖2的實施例中，數據轉移到位於同一快閃記憶體模塊的另 一個空白數據塊中。在圖3的實施例中，數據轉移到另一快閃記憶體模塊的空白數據 塊中。
圖4示出了本發明的數據塊的磨損處理方法的另一實施例的流程。請參見 圖4，下面是對該方法中各步驟的詳細描述。
步驟S20:在對數據塊進行操作時，記載其磨損記錄。
操作可以包括讀數據、寫數據或者讀寫數據，相應的，磨損記錄可以是該 數據塊上讀數據的次數、寫數據的次數或者讀寫數據的次數。較佳地，將在數 據塊上寫數據的次數作為磨損次數記錄。
可以將每個數據塊的磨損記錄記載在該數據塊自身的存儲空間內，例如每 個數據塊中都留有一段字節，用於存儲其自身的磨損記錄。也可以把每個數據 塊的磨損記錄統一記載在一個專門的存儲空間，例如在一個存儲模塊中獨立開 闢一個存儲空間，專門用於存儲所有數據塊的磨損記錄。
這裡所說的數據塊較佳的是指快閃記憶體存儲的數據塊，當然也可以是其他存儲 技術的數據塊。
步驟S22:當數據塊的磨損記錄到達臨界值時，確定替換塊的邏輯地址和 物理地址。
較佳地，將磨損記錄最少的數據塊確定為替換塊。對於圖2的實施例，由 於是單一的快閃記憶體模塊，替換塊和數據塊是位於同一個快閃記憶體模塊32的。對於圖3 的實施例，由於是多個快閃記憶體模塊，替換塊和數據塊可以位於同一個快閃記憶體模塊， 也可以位於不同的快閃記憶體模塊。
步驟S24:更新數據塊的物理地址和邏輯地址。
在交換兩個物理塊數據的時候，需要對原來的物理地址和邏輯地址的映射
關係進行更新。
步驟S26:對數據塊和替換塊交換數據。
對應於步驟S22，在圖2的實施例中，數據塊和位於同一快閃記憶體模塊的替換 塊進行數據交換。在圖3的實施例中，數據塊和另一快閃記憶體模塊的替換塊進行數
據交換。
基於圖l的方法，圖5示出了對應的裝置的實例。請參見圖5，裝置5包 括磨損記錄記載模塊50、臨界判斷模塊51、備用存儲空間確定模塊52、塊映 射更新模塊53和數據轉移模塊54。
其中磨損記錄記載模塊50在對數據塊進行操作時記載其磨損記錄。這裡 所說的操作可以包括讀數據、寫數據或者讀寫數據，相應的，磨損記錄可以是 該數據塊上讀數據的次數、寫數據的次數或者讀寫數據的次數。較佳地，將在 數據塊上寫數據的次數作為磨損次數記錄。可以將每個數據塊的磨損記錄記載 在該數據塊自身的存儲空間內，例如每個數據塊中都留有一段字節，用於存儲 其自身的磨損記錄。也可以把每個數據塊的磨損記錄統一記載在一個專門的存 儲空間，例如在一個存儲模塊中獨立開闢一個存儲空間，專門用於存儲所有數 據塊的磨損記錄。這裡所說的數據塊較佳的是指快閃記憶體存儲的數據塊，當然也可 以是其他存儲技術的數據塊。
臨界判斷模塊51判斷數據塊的磨損記錄是否到達臨界值。
備用存儲空間確定模塊52在臨界判斷模塊51判斷出數據塊到達臨界值時 確定備用存儲空間。備用存儲空間通常是一個或多個空白的數據塊。 一般來說， 快閃記憶體裝置有兩種實現方式， 一種是如圖2所示的單個快閃記憶體模塊的方式，裝置包 括物理輸入/輸出接口 30、快閃記憶體控制器31和單個快閃記憶體模塊32;另一種是如圖3 所示的快閃記憶體陣列的方式，裝置包括物理輸入/輸出接口 40、快閃記憶體陣列控制器41 和快閃記憶體陣列42，其中快閃記憶體陣列42由並列的多個快閃記憶體模塊421 42N構成。其中 快閃記憶體控制器31和快閃記憶體陣列控制器41在各自裝置中均完成邏輯地址和物理地址 的映射。對於圖2的實施例，由於是單一的快閃記憶體模塊，備用存儲空間和該數據 塊是位於同一個快閃記憶體模塊32的。對於圖3的實施例，由於是多個快閃記憶體模塊， 備用存儲空間和該數據塊可以位於同一個快閃記憶體模塊，也可以位於不同的快閃記憶體模 塊。
塊映射更新模塊53更新數據塊的物理地址和邏輯地址的映射。在放棄磨 損的物理塊的時候，需要塊映射更新模塊53對原來的物理地址和邏輯地址的 映射關係進行更新。
數據轉移模塊54將數據塊中的數據轉移到備用存儲空間。在圖2的實施 例中，數據轉移到位於同一快閃記憶體模塊的另一個空白數據塊中。在圖3的實施例 中，由於是多個快閃記憶體模塊，數據可以轉移到同一個快閃記憶體模塊的空白數據塊中， 也可以轉移到另一快閃記憶體模塊的空白數據塊中。
基於圖4的方法實施例，圖6示出了數據塊的磨損處理裝置。請參見圖6， 裝置6包括磨損記錄記載模塊60、臨界判斷模塊61、替換塊確定模塊62、塊 映射更新模塊63和數據交換模塊64。
磨損記錄記載模塊60在對數據塊進行操作時記載其磨損記錄。具體實施 方式已於上述實施例描述，在此不再贅述。
臨界判斷模塊61判斷數據塊的磨損記錄是否到達臨界值。
替換塊確定模塊62在臨界判斷模塊61判斷出數據塊到達臨界值時確定替 換塊。較佳地，替換塊確定模塊62將磨損記錄最少的數據塊確定為替換塊。 對於圖2的實施例，由於是單一的快閃記憶體模塊，替換塊和數據塊是位於同一個閃 存模塊32的。對於圖3的實施例，由於是多個快閃記憶體模塊，替換塊和數據塊可 以位於同一個快閃記憶體模塊，也可以位於不同的快閃記憶體模塊。
塊映射更新模塊63更新數據塊的物理地址和邏輯地址。在交換兩個物理 塊數據的時候，需要對原來的物理地址和邏輯地址的映射關係進行更新。
數據交換模塊64對數據塊和替換塊交換數據。在圖2的實施例中，數據 塊和位於同一快閃記憶體模塊的替換塊進行數據交換。在圖3的實施例中，由於是多 個快閃記憶體模塊，數據塊和可以和同一個快閃記憶體模塊的替換塊進行數據交換，也可和 另一快閃記憶體模塊的替換塊進行數據交換。
上述實施例是提供給本領域普通技術人員來實現或使用本發明的，本領域 普通技術人員可在不脫離本發明的發明思想的情況下，對上述實施例做出種種 修改或變化，因而本發明的保護範圍並不被上述實施例所限，而應該是符合權 利要求書提到的創新性特徵的最大範圍。
權利要求
1、一種數據塊的磨損處理方法，包括在對數據塊進行操作時，記載其磨損記錄；當數據塊的磨損記錄到達臨界值時，確定備用存儲空間；更新數據塊的物理地址和邏輯地址的映射；將該數據塊上的數據轉移到該備用存儲空間中。
2、 根據權利要求1所述的數據塊的磨損處理方法，其特徵在於，該磨損記錄 記載在每一個數據塊中或者記載在一個預設的存儲空間。
3、 根據權利要求1所述的數據塊的磨損處理方法，其特徵在於，在該數據塊 所在的單個存儲模塊內確定該備用存儲空間，或者在與該數據塊所在的存儲模塊不同的另一個存儲模塊內確定該備用存儲空間。
4、 一種數據塊的磨損處理方法，包括 在對數據塊進行操作時，記載其磨損記錄；當數據塊的磨損記錄到達臨界值時，確定替換塊的邏輯地址和物理地址；更新數據塊的物理地址和邏輯地址的映射；對該數據塊和該替換塊交換數據。
5、 根據權利要求4所述的數據塊的磨損處理方法，其特徵在於，將磨損記錄 最少的數據塊確定為該替換塊。
6、 根據權利要求4所述的數據塊的磨損處理方法，其特徵在於，該磨損記錄 記載在每一個數據塊中或者記載在一個預設的存儲空間。
7、 根據權利要求4所述的數據塊的磨損處理方法，其特徵在於，在該數據塊 所在的單個存儲模塊內確定該替換塊，或者在與該數據塊所在的存儲模塊不同的另一個存儲模塊內確定該替換塊。
8、 根據權利要求1 7所述的數據塊的磨損處理方法，其特徵在於，該數據 塊是位於快閃記憶體模塊中的數據塊。
9、 一種數據塊的磨損處理裝置，包括磨損記錄記載模塊，在對數據塊進行操作時記載其磨損記錄； 臨界判斷模塊，判斷數據塊的磨損記錄是否到達臨界值； 備用存儲空間確定模塊，在該臨界判斷模塊判斷出數據塊到達臨界值時確定 備用存儲空間；塊映射更新模塊，更新數據塊的物理地址和邏輯地址的映射； 數據轉移模塊，將該數據塊中的數據轉移到該備用存儲空間。
10、 根據權利要求9所述的數據塊的磨損處理裝置，其特徵在於，該磨損記 錄記載模塊將該磨損記錄記載在每一數據塊中或者該磨損記錄記載模塊將該磨損 記錄記載在一個預設的存儲空間。
11、 根據權利要求9所述的數據塊的磨損處理裝置，其特徵在於，該備用存 儲空間確定模塊是在該數據塊所在的單個存儲模塊內確定該備用存儲空間，或者該 備用存儲空間確定模塊是在與該數據塊所在的存儲模塊不同的另一個存儲模塊內 確定該備用存儲空間。
12、 一種數據塊的磨損處理裝置，包括 磨損記錄記載模塊，在對數據塊進行操作時記載其磨損記錄； 臨界判斷模塊，判斷數據塊的磨損記錄是否到達臨界值； 替換塊確定模塊，在該臨界判斷模塊判斷出數據塊到達臨界值時確定替換塊; 塊映射更新模塊，更新數據塊的物理地址和邏輯地址的映射； 數據交換模塊，對該數據塊和該替換塊交換數據。
13、 根據權利要求12所述的數據塊的磨損處理裝置，其特徵在於，該替換塊確定模塊將磨損記錄最少的數據塊確定為該替換塊。
14、 根據權利要求12所述的數據塊的磨損處理裝置，其特徵在於，該磨損記 錄記載模塊將該磨損記錄記載在每一數據塊中或者該磨損記錄記載模塊將該磨損 記錄記載在一個預設的存儲空間。
15、 根據權利要求12所述的數據塊的磨損處理裝置，其特徵在於，該替換塊 確定模塊是在該數據塊所在的單個存儲模塊內確定該替換塊，或者該替換塊確定模 塊是在與該數據塊所在的存儲模塊不同的另一個存儲模塊內確定該替換塊。
16、 根據權利要求9 15所述的數據塊的磨損處理裝置，其特徵在於，該數 據塊是位於快閃記憶體模塊中的數據塊。
全文摘要
本發明公開了數據塊的磨損處理方法和裝置，避免因頻繁寫入物理塊而造成存儲設備的過早磨損以致數據丟失。其技術方案為該方法包括在對數據塊進行操作時，記載其磨損記錄；當數據塊的磨損記錄到達臨界值時，確定備用存儲空間；更新數據塊的物理地址和邏輯地址的映射；將該數據塊上的數據轉移到該備用存儲空間中。本發明應用於存儲設備領域。
文檔編號G11C29/00GK101178942SQ20071017178
公開日2008年5月14日 申請日期2007年12月5日 優先權日2007年12月5日
發明者保羅·威爾曼, 林貽基, 英 胡, 舒曼·拉菲扎德 申請人:蘇州壹世通科技有限公司