[发明专利]一种闪存数据存储方法

说明书

技术领域

本发明涉及数据存储技术领域，具体涉及NAND闪存数据存储技术领域。

背景技术

NAND FLASH(资料存储型闪存)由于具有容量高、价格低的优势，在电子产品中有着极其广泛的应用。如图1所示，在NAND FLASH的架构中，有块(Block)和页(Page)两种数据管理单元，其中块由一定数量的页组成(例如：64页、128页、256页等)。NAND FLASH的读取和编程操作，是以页(Page)为单位进行，而擦除操作，则是以块(Block)为单位进行。而且NAND FLASH必须要先擦除，才能被写入数据(编程)。这就产生了一个问题，若是改写某一个页(Page)上存储的数据，则需要对该页(Page)所位于的块(Block)进行擦除操作；而在块擦除时，不仅会将该页的原有数据清空，而且还会清除掉该块(Block)内其它页(Page)上的有效数据。

常规的NAND FLASH存储管理的技术方案，是建一个块(Block)映射表，用于映射线性逻辑块地址到真实的物理块地址；并预先保留一定数量的备用块；当然，还建专门的表结构对NAND FLASH中的坏块进行管理。当发生需要改写某页数据时，则取出一个预先擦除好的备用块，将新数据写到备用块的对应页位置；然后，将原数据块中其它含有效数据的页(Page)中的数据读出；再写入到备用块的相应的页(Page)位置；最后，再将该备用块(Block)填入块映射表中原数据块对应的位置，即取代原数据块，而原来的数据块则转为备用块；这样才完成一次数据改写的操作。这一数据转移动作俗称为“块搬家”。

正常情况下，当往NAND FLASH写入一页数据时，仅需要花费1个页(Page)的数据传输及其编程的时间；而当需要改写某页数据，即“块搬家”发生时，假设一个块(Block)包含N个页(Page)，花费的时间最长可能为：N个页的写数据传输时间和编程时间，再加上(N-1)个页的读数据传输时间和页读取的等待时间；目前的主流NAND FLASH，其N值通常为128，或者256，也即，若往NAND FLASH写数据如果发生“块搬家”时，其花费的时间可能为正常写数据时间的数百倍。

对以NAND FLASH为存储介质(如U盘，SD卡等)的存储设备进行文件写入操作时，若是对大文件操作，其“块搬家”发生的次数较少，表现为写入速度还较快；而对小文件操作时，特别是对一批小文件进行操作，“块搬家”发生会非常频繁，表现为写入速度极慢。

另外，站在主机系统底层驱动的角度看，只要“块搬家”发生，均会导致主机往NAND FLASH写入数据时时间超长，有可能会超过主机系统的忍耐限度，从而导致某主机系统对该NAND FLASH存储设备操作不稳定。

发明内容

本发明解决的技术问题是提出一种闪存数据存储方法，实现了在数据存储时将NAND FLASH基于页(Page)的写入(编程)和基于块(Block)的擦除完全分隔开。

本发明提出的闪存数据存储方法，包括以下写数据处理过程：确定待写入数据的原页地址，并判断所述原页是否为空白页；如果为空白页，则向所述原页地址写入数据，完成写数据处理；否则，确定一个为空白页的替代页，将所述替代页与所述原页的映射关系写入所述原页的冗余区，并向所述替代页地址写入数据，完成写数据处理。

进一步的，在所述确定待写入数据的原页地址处理之前还包括：建立用于记录所述闪存各页状态的页状态表。

进一步的，所述判断所述原页是否为空白页的处理为：通过查询所述页状态表判断所述原页是否为空白页。

进一步的，所述确定一个为空白页的替代页的处理为：通过查找所述页状态表，选定一个空白页，将空白页确定为替代页。

进一步的，所述建立用于记录所述闪存各页状态的页状态表为：建立由分散存储的多个子表构成的页状态表，所述每个子表记录至少一个页的状态。

进一步的，所述的页状态表中标识的页状态选择项包括：有效数据页、无效数据页、空白页和损坏页。

进一步的，所述将所述替代页与所述原页的映射关系写入所述原页的冗余区为：将所述替代页的地址写入所述原页的冗余区。

进一步的，所述向原页地址写入数据后还包括以下处理过程：在页状态表中将原页的页状态选择项设置为有效数据页。

进一步的，所述向所述替代页地址写入数据后还包括以下处理过程：在页状态表中将替代页的页状态选择项设置为有效数据页，将原页的页状态选择项设置为无效数据页。