[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，提供一种在主机系统和可重新编程的非易失性大容量存储系统之间传输数据的方法，该方法包括：在所述主机系统上的主机重新映射模块处接收与主机逻辑块地址（LBA）地址相关的数据；分配用于接收所述主机LBA地址的连续存储LBA地址的块，所述连续存储LBA地址的块在分配时仅对未写容量进行定址；将所接收数据的主机LBA地址中的每一个重新映射到该连续存储LBA地址的块，其中按照所接收数据被接收的次序，以连续的方式将每个存储LBA地址顺序地分派给所接收数据，而不论主机LBA地址如何；以及将被重新映射到连续存储LBA地址的块的所接收数据和被分派的存储LBA地址从所述主机系统传输到所述大容量存储系统。

根据本发明的另一方面，提供一种在主机系统和可重新编程的非易失性大容量存储系统之间传输数据的方法，该方法包括：在存在于所述主机系统上的主机重新映射模块处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仅对未写容量进行定址，且如果所述连续存储LBA地址的块被完全编程，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；建立仅对废弃数据进行定址的连续存储LBA地址的新块；以及将被重新映射到连续存储LBA地址的块的所接收数据和被分派的存储LBA地址从所述主机系统传输到所述大容量存储系统。