[发明专利]一种提高Nand Flash芯片使用寿命的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种延长硬盘使用寿命的技术，具体地说是一种提高NandFlash芯片使用寿命的方法。

背景技术

Nand Flash是现在市场上主要的非易失闪存芯片，是存储芯片的一种。Nand Flash的结构能提供极高的单元密度，可以达到高存储密度，并且写入和擦除的速度也很快。Nand Flash芯片具有速度快、体积小、功耗低、轻便、抗震及数据不易失的特点，而以Nand Flash芯片为存储介质的SSD(固态硬盘Solid State Disk或Solid State Drive)与带有机械部分的传统硬盘相比，同样具备以上的优势。

目前主流的SSD通常都采用了Nand Flash芯片技术，Nand Flash芯片闪存阵列分为一系列128kB的Block(Block是数据库中的最小存储和处理单位，包含块本身的头信息数据或PL/SQL代码，也称为区块)，每个单位Block可通过电子放电的原理纪录一个数值。这个过程就好像用一个杯子装水一样，当这个杯子装满水的时候，系统记录为“1”，当杯子为空的时候，系统就自动记录为“0”，正是在“0”与“1”的切换中，数据被保存了下来。

但是，由于Nand Flash芯片的存储结构的特点，使其在写入数据时，必须先要进行数据擦除，而Nand Flash芯片的擦除次数是有限制的。Nand Flash芯片闪存技术通过电子放电的形式记录单位空间内的电平来保存数据，但是单位空间内的电子放电次数则是有限的。因此，为了提高Nand Flash芯片的使用寿命，除了工艺上的改进外，还要使Nand Flash芯片各个Block的擦除次数尽量平均。

为了有效避免对Nand Flash芯片某一Block的频繁读写造成该Block的老化加速，目前最常用的算法是热点均衡算法。热点均衡是均衡写入负载，避免在Nand Flash芯片内部造成频繁写入的“热点”；也就是将擦除/写入循环平均地分配到Nand Flash芯片的所有Block中。

但有局限性，当Nand Flash芯片上某块Block的数据几乎是不擦除的，即静态的，则存储数据时，只能对除了这种数据以外的Block进行均衡算法。如果类似这种数据很多，则同样会使得其它Block频繁擦除，而达不到各Block读写次数均衡的目的。

发明内容

本发明的技术任务是提供一种能克服现有技术热点均衡算法的局限性、更好的均衡了Nand Flash芯片中Block的擦除次数的一种提高Nand Flash芯片使用寿命的方法。

一个SSD是由很多个独立的Nand Flash芯片组成的。每个Nand Flash芯片则由一个块阵列组成。在将数据写入Nand Flash芯片的存储单元之前，必须对该存储单元进行擦除，以便可以进行写入。最小的擦除单元是Block(区块)，最小的写入或者读取单元是Page(页)。

Nand Flash芯片中数据块Block可以分成两种类型：动态区块和静态区块。

本发明的技术任务是按以下方式实现的，将Nand Flash芯片中的数据块Block划分到动态存储区或静态存储区，并在设定的条件下，动态存储区与静态存储区区域转换，从而达到读写次数的均衡；由一个参数E_i来确定每个数据块Block是为动态存储区或为静态存储区，E_i＝αX_i/(∑X_i/n)，其中，Block_i为第i(i为正整数)个数据块Block，X_i为Block_i的擦除次数，n为数据块Block的总数，α为可设置的参数；根据需求设定一个临界值，当E_i大于这个临界值时，则Block_i为动态存储区，当E_i小于这个临界值时，则Block_i为静态存储区。

具体步骤为：

(1)、由一个参数E_i来确定每个数据块Block是为动态存储区或为静态存储区，E_i＝αX_i/(∑X_i/n)，驱动开发时可以根据不同要求设置α值；

(2)、建立物理扇区和逻辑扇区的空间映射表，防止物理扇区和逻辑扇区一一对应关系被改变，使得物理扇区和逻辑扇区可以动态的分配；

(3)、选定Block_i；提取其空间映射表中的擦除次数X_i，根据(1)中公式，计算出参数E_i；