[发明专利]减小固态硬盘写入放大的写入方法和数据写入系统

说明书

技术领域

本发明涉及计算机固态存储和数据存储领域，尤其涉及一种基于闪存的固态硬盘的减小固态硬盘写入放大的写入方法和数据写入系统。

背景技术

固态硬盘(Solid State Disk)是由控制单元和存储单元组成，简单的说就是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘。固态硬盘的存储介质分为两种，一种是采用闪存(FLASH芯片)作为存储介质，另外一种是采用随机存储器芯片(DRAM)作为存储介质。

基于闪存的固态硬盘(IDE FLASH DISK、Serial ATA Flash Disk)是采用FLASH芯片作为存储介质。它的外观可以被制作成多种模样，例如：笔记本硬盘、微硬盘、存储卡、U盘等样式。这种基于闪存的固态硬盘最大的优点就是可以移动，而且数据保护不受电源控制，能适应于各种环境，但是使用年限不高，适合于个人用户使用。

NAND Flash是一种非易失存储介质，具有较高的单元密度，可以达到高存储密度，写入和擦除速度较快。目前主流的基于闪存的固态硬盘均采用NAND Flash芯片作为存储介质，其特别之处在于工作时没有机械运动。利用传统的NAND Flash特性，以页写入和块擦除的方式进行读写操作，因此在读写的效率上，非常依赖读写技术。

众所周知，flash的基本组成单元为页面，M个页面组成一个块，其中M为自然数。如图1所示，其为一种公知的基于闪存的固态硬盘写入方式。基于闪存的固态硬盘是以块为单位进行擦除，大小通常是512KB，这意味着即使某个块上仅有一个页面(4KB)的数据发生改变，整个块都需要重写。重写过程如下：“读”通常指的是将块上的所有数据读入到基于闪存的固态硬盘缓存中，接着将“修改的”数据和基于闪存的固态硬盘缓存中已有的数据合并，然后“擦除”那个块上的全部数据，最后将基于闪存的固态硬盘缓存中的新数据“回写”到已被擦除的块上。最糟糕的是，每次对页面写之前，必须先执行完成擦除操作。这就意味着对某个块中的某个页面进行写操作，对此块中的其余页面同时进行了“擦除”和“写”的操作，即写放大。由于flash具有擦除次数有限、先擦除再写的特点，当前SLC(Single Level Cell，单层单元)flash每个块擦除最多是10万次，而MLC(Multi-Level Cell，多层单元)flash每个块擦除最多1万次。由此可以看出，写入放大会严重缩短基于闪存的固态硬盘的使用寿命，同时读、修改、擦除操作无疑延长了写周期，所以严重降低了基于闪存的固态硬盘的写入速度。而且会越来越严重，随着基于闪存的固态硬盘上存储数据量的增大而变缓。

可见，基于闪存的固态硬盘作为存储设备，反复多次的写入操作，会严重缩短基于闪存的固态硬盘作为存储设备的使用寿命。那么减小基于闪存的固态硬盘的写入放大，成为亟待解决的问题。

为延长基于闪存的固态硬盘预期使用寿命，在现有技术中，中国专利申请号200910246715.4公开了一种减小固态硬盘写入放大的方法及装置。所述方法包括：当有新数据块要写入固态硬盘时，检查所述固态硬盘中是否有与所述新数据块完全相同的已存在数据块；如果有，则建立所述新数据块的逻辑地址与所述已存在数据块的物理地址的对应关系；如果没有，则将所述新数据块写入所述固态硬盘。其比较方法主要是利用每个块的ha sh函数值进行比较，这也就是说，每当有数据块进行写入的时候，系统都要进行数据块ha sh函数值的计算、比较、逻辑地址与物理地址映射表的修改等工作，这无疑增加了系统的开销，降低了基于闪存的固态硬盘的写入速度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于闪存的固态硬盘的减小固态硬盘写入放大的写入方法和数据写入系统，该写入方法和数据写入系统有效减小固态硬盘的写入放大，提高基于闪存的固态硬盘的寿命和性能；特别适用于基于闪存的固态硬盘作为高速缓冲存储器时，数据量大，更新快特征，能够有效减小基于闪存的固态硬盘的写入放大，同时有助于均衡基于闪存的固态硬盘的存储介质的磨损，延长整个基于闪存的固态硬盘的使用寿命，提高基于闪存的固态硬盘的性能。

本发明的减小固态硬盘写入放大的写入方法通过下述技术方案实现：

一种减小固态硬盘写入放大的写入方法，其中，固态硬盘作为高速缓冲存储器；包括以下步骤：步骤A：在向固态硬盘中写入新数据时，顺序确定固态硬盘的新存储页面；

步骤B：根据设定的处理条件，对符合处理条件的页面标志为第二页面标志的页面进行处理；将处理后页面的页面标志设置为第三页面标志；