[发明专利]用以管理具有实体地址空间的存储器使用率的方法及装置

说明书

技术领域

本发明与存储器装置和系统及其相关的存储器管理有关。

背景技术

非易失性存储器具有写入/擦除的次数限制，若存储器管理单元不对这样的限制加以管理，则存储器将发生永久损坏或导致系统失效。存储器管理中的平均磨损方法，是一种能够改善非易失性存储器耐久度的技巧。在实作一个有效的平均磨损算法时，可能会消耗存储器空间、增加操作的复杂度，以及产生系统负荷和延迟现象。因此，在有效的平均磨损和低延迟度之间取得平衡的取舍，是件重要的工作。通常基于相位变化材质的非易失性存储器，其写入/擦除的次数限制约在10⁶-10⁹，要比动态随选存储器(DRAM)的10¹⁵以上要来的低。所以，设计出一个有效率的平均磨损方法，使非易失性存储器能够应用于像DRAM一般的高耐久度环境下，是非常重要的议题。特别是将非易失性存储器应用在储存文件系统中需要经常更新的用来维护档案和目录属性的节点(又称为后设数据，metadata)时，非易失性存储器的耐久度问题就显得更为重要。

因此，我们需要提供一个有效的平均磨损设计，此设计应具有低计算复杂度和低延迟度，同时也能兼容于存储器管理目前所使用的虚拟地址配置(virtual addressing schemes)。

发明内容

本技术说明了支持储存经常更新的数据对象的非易失性存储器，其使用寿命是有限地，例如相变存储器，或是储存的数据对象被存储器管理程序经常移动的其他型式的存储器，同时存储器管理程序可能与数据对象的特性无关。

使用这项技术的系统，包含了具有行进策略的平均磨损方法的运作逻辑。行进策略系采用一个活动的窗口于该窗口所定义的区域内执行平均磨损方法，通过活动窗口的扩大或缩小，可对活动窗口进行改变。而某区域内平均磨损方法的完成，是通过将经常更新的数据对象调换至活动窗口内、不经常更新的数据对象调换至活动窗口之外、以及相互调换在活动窗口所对应的多个地址区段内的数据对象。此外，活动窗口可根据多种窗口移动程序在一个实体地址空间当中被移动或前进，以分散存储器中各存储单元的使用率。

例如，用来管理存储器使用率的方法中，包括一个实体地址空间，该空间内包含数据对象的逻辑地址与实体地址空间中位置的对应关系，并定义活动窗口为实体地址空间中的多个地址区段。这个方法也允许数据对象的写入，该数据对象的逻辑地址会对应至活动窗口中多个地址区段的位置。这个方法也包括在侦测到要写入数据对象的逻辑地址对应到活动窗口以外的位置时，会更新其对应关系使逻辑地址能对应到活动窗口中所选定的位置，然后允许对所选定的位置做写入的动作。一上述的方法包括一窗口移动程序，其中该窗口移动程序包括维护表示该活动窗口内的该多个地址区段的使用率的存取数据，以及增加或移除活动窗口中的地址区段以配合该存取数据。

在允许对选定的位置进行写入时，这个方法会将选定位置中的数据对象移至活动窗口之外的位置，并且更新对应关系使得选定位置中数据对象的逻辑地址可对应到窗口之外的位置。这个方法使用一个指标来识别被选定的位置，并且能递增指针值来识别下一个要被使用的选定位置，以便能处理另一个写入到活动窗口外位置的请求。

在这里描述的例子中，存取的数据包括在活动窗口中存取其多个地址区段的一第一窗口计数值(cnt_p)。当第一个窗口计数值(cnt_p)到达第一临界值时，这个方法会增加一个地址区段至活动窗口内，而且数据对象的逻辑地址也会被对应到活动窗口外的一个被选定位置。

存取数据可包括在活动窗口中存取其多个地址区段的一第二窗口计数值(cnt_t)，以及一组区段的存取数据计数值分别对应到活动窗口中的多个地址区段(状态)。这个方法包括在侦测到要写入数据对象的逻辑地址对应到活动窗口之内的位置时，会由活动窗口中移除一个地址区段，而该区段包括活动窗口内的位置，这会发生在第二窗口计数值(cnt_t)到达窗口的第二临界值以及地址区段的各区段计数(状态)到达一个地址区段(也就是最终状态)的各区段临界值之时。