[发明专利]用于存储器装置的存储地址重新映射的方法和系统

说明书

本发明是以下发明专利申请的分案申请：申请号：200880102382.1，申请日：2008年6月3日，发明名称：用于存储器装置的存储地址重新映射的方法和系统。

技术领域

本申请总体上涉及操作系统和存储器装置之间的数据通信。更具体地，本申请涉及诸如可重新编程非易失性半导体闪存存储器的存储器系统、以及连接或可连接该存储器的主机装置的操作。

背景技术

当将数据写入传统的闪存数据存储器系统时，主机一般将独有的逻辑地址分配给存储器系统的连续虚拟地址空间中的扇区、簇或其他数据单位。主机将数据写入存储器系统的逻辑地址空间中的地址，并从其读取数据。然后，存储器系统在逻辑地址空间和存储器的物理块或元块(metablock)之间共同地映射数据，其中数据被存储在与逻辑地址空间中的范围(range)相对应的固定逻辑组中。通常，每个固定逻辑组被存储在存储器系统的分离的物理块中。存储器系统保持跟踪逻辑地址空间如何映射到物理存储器中，但主机不知道这些。主机保持跟踪其数据文件在逻辑地址空间中的地址，但存储器系统在不知道该映射的情况下操作。

以此方式操作的存储器系统的缺点在于破碎化（fragmentation）。例如，被写入根据NTFS文件系统操作的个人计算机（PC）中的固态盘（SSD）驱动器的数据常常具有如下特性：驱动器的逻辑地址空间中的广泛分布的位置处的连续地址的短区段(short run)的模式。即使主机所使用的文件系统对于连续文件的新数据分配顺序的地址，删除的文件的任意模式也导致可用的空闲存储器区域破碎化，使得它不能以分块的单元来分配给新文件数据。

闪存存储器管理系统一般通过将连续逻辑地址块映射到物理地址的元块来操作。当来自主机的短区段的地址被单独更新时，包含该区段的地址的整个逻辑块必须保持它对单个元块的长期映射。这需要逻辑到物理存储器管理系统中的无用数据(garbage)收集操作，其中逻辑块内主机未更新的所有数据被重新放置(relocate)，以将其与更新的数据相整合。这是非常大的开销，可能严重约束了写速度和存储器寿命。

发明内容

在与已知盘驱动器中所使用的磁存储器相比，闪存存储器目前所具有的有限次的写循环的情况下，期望利用闪存存储器改善系统性能，以补偿短的逻辑地址区段和破碎化的问题。为解决这一点，描述了用于存储器装置中的存储地址重新映射的方法和系统。

根据本发明的一个方面，提供一种大容量存储器系统，包括：可重新编程的非易失性存储器单元，所述存储器单元被布置在能一起擦除的多个存储器单元块中；接口，适用于从主机系统接收数据，所述数据以主机逻辑块地址（LBA）地址来定址；以及与所述接口通信的控制器，所述控制器被配置为分配连续存储LBA地址的块用于从所述主机系统接收所述数据，且被配置为将用于所接收的数据的主机LBA地址的每个重新映射到所述连续存储LBA地址的块，其中，所述控制器被配置为：将每个连续存储LBA地址顺序地按所接收的数据被接收的次序分配给所接收的数据，而不考虑与所接收的数据相关的主机LBA地址。

根据本发明的另一方面，提供一种大容量存储器系统，所述系统包括：可重新编程的非易失性存储器单元，所述存储器单元被布置在能一起擦除的多个存储器单元块中；接口，适用于从主机系统接收以主机逻辑块地址（LBA）格式来定址的数据；以及与所述接口通信的控制器，所述控制器包括处理器可执行指令，用于执行如下步骤：在所述大容量存储系统处从所述主机系统接收与主机逻辑块地址（LBA）地址相关的数据；按接收的次序连续地将接收的主机LBA地址重新映射到连续存储LBA地址的块；分配连续存储LBA地址的附加块，所述附加块在分配时不包含有效数据，且如果所述连续存储LBA地址的块被完全分配，连续地将剩余的接收的主机LBA地址重新映射到所述附加块；以及建立不包含有效数据的连续存储LBA地址的新块。