[发明专利]并行访问多个闪存/相变存储级存储器的固态存储系统

说明书

背景技术

目前，基于闪存的存储是固态驱动器（solid-stat drive,SSD）中最常见的非易失性RAM技术，但是可以预见，在不久的将来，如相变存储级存储器（phase-change storage-class memory,PCM）的其它技术将在固态存储系统中使用。实现高性能I/O的通常做法是使用多个独立的并且并行访问的信道。每个信道中实现的数据率主要由闪存设备内部完成各自的操作所需要的“页面写入（Page Write）”和“页面读取（Page Read）”时间、以及设备接口处的时钟速率所限制。

当前在SSD中，除了成本和I/O性能以外，使用闪存芯片或闪存集成电路设备（IC）的一个主要问题是可靠性和耐久性问题，这是由于闪存单元中可以执行的写入/擦除操作的有限数目造成的。这种现象被认为是持久性问题。闪存单元的写入/擦除操作的典型最大数目在1×10⁴至1×10⁵范围内，而PCM单元的写入操作的典型最大数目在1×10⁶至1×10⁸范围内。此外，所部署的基于闪存的SSD中执行的测量指示：SSD中（特别是需要高I/O速率的服务器应用中）使用的闪存芯片呈现出比预期更高的故障率（一个或多个闪存IC故障）。

由于每个SSD使用大量（通常为几十个）闪存IC，因此SSD内部至少具有一个故障的IC的概率是很大的。依赖于SSD的架构，当闪存设备故障时，部分SSD（在某些情况下是全部SSD）故障。在现有SSD中，用户扇区或编码的用户扇区或码字存储在单一闪存IC中，并且使用第一纠错码产生的附加奇偶校验码元用于校正随机/突发错误，即，用于提供数据可靠性和增长的持久性。在这种情况下，当闪存IC故障时，存储于这个特定IC中的码字不能被恢复，这是不希望发生的。现有SSD使用第二错误检测/校正码来处理设备故障的问题。然而，这增加了存储系统实现的复杂度。

发明内容

根据本发明的一个实施例，提供了固态存储系统。该系统包括多个用于存储数据的集成电路；经由多个信道的一个或多个耦合至多个存储设备的控制器，所述控制器可操作地控制多个集成电路的操作，并且采用一个L层（L-fold）交织纠错码来提供数据可靠性和增长的持久性，并且能够从故障的集成电路中恢复数据；以及一个或多个备用集成电路，当与多个信道的一个或多个耦合的多个集成电路的一个或多个故障时，选择性地耦合至所述信道的一个或多个。

根据本发明的另一个实施例，提供了用于提供固态驱动器的数据可靠性和增长的持久性并能够从故障的集成电路中恢复数据的方法。该方法包括使用采用了一个L层交织纠错码的控制器，在多个集成电路中存储码字片段，所述控制器与多个集成电路经由多个信道的一个或多个进行信号通信，所述控制器可操作地控制多个集成电路的操作；以及当与所述信道耦合的多个集成电路的一个或多个故障时，将一个或多个备用集成电路耦合至所述多个信道的一个或多个。

根据本发明的再一个实施例，提供了用于提供固态驱动器的数据可靠性和增长的持久性并能够从故障的集成电路中恢复数据的方法。该方法包括使用采用了一个L层交织纠错码的SSD控制器，在多个集成电路中存储码字片段，所述SSD控制器与多个集成电路经由多个信道的一个或多个进行信号通信，所述控制器可操作地控制多个集成电路的操作；检测所述多个集成电路的一个或多个中的故障；当与所述信道耦合的所述多个集成电路的一个或多个故障时，将一个或多个备用集成电路耦合至所述多个信道的一个或多个；以及恢复由于所述多个集成电路的一个或多个的故障导致的丢失的数据，并且校正在运行的多个集成电路的一个或多个上的错误，所述被恢复的数据存储于一个或多个备用集成电路中。

额外的特征和优点通过本发明的技术而实现。此处详细描述本发明的其它实施例和各方面，并且它们被视为要求权利的发明的一部分。参考附图和描述将会更好地理解本发明的优点和特征。

附图说明

在权利要求中具体指出并明确要求保护被认为是本发明的主题。本发明的前述以及其它特征和优点将从下面结合附图的详细描述而显而易见，所述附图中：

图1是根据本发明的一个示例性实施例的固态驱动器及其架构的示意图；

图2是根据本发明的一个示例性实施例的固态驱动器的集成电路的IC组的示意图；

图3A是根据本发明的一个示例性实施例的一个或多个备用集成电路的示意图，所述备用集成电路选择性地耦合至故障的集成电路所附接至的一个或多个信道；