[发明专利]存储的单元/页/子页/块的损耗均衡

说明书

技术领域

本发明涉及存储器管理领域，并且具体地涉及诸如闪存的存储器中使用的损耗均衡（wear-leveling）技术。

背景技术

固态存储器或设备（也被称为SSD）例如将数据存储到基于NAND的闪存中。由固态存储器控制器或闪存控制器控制在SSD上执行的诸如读取和写入操作的操作。在SSD的段上写入新数据之前，必须擦除段上已经写入的数据，然后可以重写新数据。这些存储器仅能够承受有限数量的擦除-写周期，通常在10000和100000之间，其通常被认为是这些设备的耐力。耐力是用于测量SSD可靠性的重要设计标准。

将闪存组织成多个擦除块或扇区，并且在写入数据之前必须擦除每个擦除块或扇区。典型的擦除块的尺寸是256KB，然而其范围可从128KB到2048KB或甚至更多。在不干预擦除的情况下，不能重写擦除块中的任意指定地址。擦除周期是累积的并且仅影响被循环的那些擦除块。换言之，任意擦除块中的错误被限制在所述块的数据。擦除周期的范围从10000到1000000，依赖于制造商的制造工艺。

损耗均衡是用于延长SSD寿命的通用技术。通常在固态存储器控制器或闪存控制器中执行这种功能。损耗均衡允许将数据写入均匀分布到整个存储媒体上。更精确地，损耗均衡是存储设备中的控制器用于在所有闪存块之间平均整体损耗的算法，例如通过将逻辑块地址重新映射到SSD中不同物理块地址。

现有技术中，存在多种现有损耗均衡算法。它们集中在平均地使用每个闪存块。这些算法彼此不同之处主要在于，块重新映射的频率、找到要写入数据的“最少损耗”的块的算法以及数据块交换能力的变化。依赖于静态数据块是否被移来移去，可将这些算法分成两类：动态损耗均衡和静态损耗均衡。如果损耗均衡算法不将静态数据移来移去，则将其称为动态损耗均衡，否则称为静态损耗均衡。

所有的现有损耗均衡算法，或动态或静态，可在块级别上进行操作，即它们旨在在SSD中可用的所有闪存块上平衡擦除/写入操作。然而，对于任意特定单元的实际损耗与曾经被写入其中0的数量成比例。例如，如果闪存单位具有10000擦除/写入周期的耐力规范，那么每个单位可因此被擦除和写入0达10000次。因此，由于被写入闪存块的数据块可被视为是随机的，因此不需要具有相同数量的0，由于变化数量的0被写入到闪存块，所以闪存块很可能经历明显不同的损耗级别，由此导致一部分块比其他的块更早地损耗。

因此，块级别的损耗均衡出现的缺点主要是因为不同的数据块可能施加不同的损耗在闪存块上，并且因此任意两个块上的实际损耗可能是明显不同的，即使都具有准确相同数量的擦除-写入操作。

由于闪存单元是可能潜在地导致整个块的故障的最小存储器单元，因此需要追踪和控制各个单独存储器单元的损耗的基于单位的损耗均衡算法。

发明内容

根据第一方面，本发明实现为一种用于对诸如闪存的存储器的单元或页或子页或块进行损耗均衡的方法。所述方法包括：

接收要在存储器的单元或页或子页或块上写入的数据块；

在所接收的数据块中对要被写入的指定类型的二进制数据“0”或“1”的次数进行计数；以及

在存储器的单元或页或子页或块之间分配所接收的数据块的写入，以关于在要被写入的数据块中计数的指定类型的二进制数据“0”或“1”的数量对存储器进行损耗均衡。

在实施方式中，所述方法可包括一个或多个下述特征：

关于与存储器的单元或页或子页或块中的每一个相关联的损耗均衡信息，进一步执行分配所接收的数据块的写入；

损耗均衡信息是已经写入存储器的单元或页或子页或块的“0”的数量；

保持所接收的数据块的池；

将池的所接收数据块之间具有最大数量的“0”的数据块，写入到具有代表所述存储器的最少损耗单元或页或子页或块的损耗均衡信息的存储器的单元或页或子页或块；

将池的所接收数据块之间具有最小数量的“0”的数据块，写入到具有代表所述存储器的最大损耗单元或页或子页或块的损耗均衡信息的存储器的单元或页或子页或块；

存储器的最少损耗单元或页或子页或块与具有最小数量“0”的损耗均衡相关联；并且存储器的最多损耗单元或页或子页或块与具有最大数量“0”的损耗均衡相关联；

利用存储器的单元或页或子页或块各自的损耗均衡信息，在计数器中记录存储器的单元或页或子页或块中每一个；

对计数器中记录的单元或页或子页或块进行分类；

在对每个接收的数据块的写入进行分配之后，更新损耗均衡信息；