[发明专利]一种SSD存储器的数据保护方法及控制器

说明书

技术领域

本发明属于固态存储设备的数据保护领域，具体涉及一种基于擦除编码（Erasure Code）的SSD存储器的数据保护方法及控制器。

背景技术

NAND FLASH存储介质具有擦写次数的限制，这决定了SSD存储器会随着使用时间的增长而出现磨损。随着时间的推移，SSD存储器在使用过程中出现坏块的几率也会越来越高，从而引起数据丢失。因此，SSD存储器的数据保护是非常必要的。

现有的SSD存储器利用ECC（Error Checking and Correcting，错误检查和纠正）校验作为数据保护方法，但是这种方法主要用于随机bit翻转的检测和恢复，并不能对坏块造成的数据损坏进行保护。虽然，在一些对数据安全要求较高的应用场合中，可以使用RAID技术对SSD存储器的数据坏块进行保护，然而，普遍使用的RAID5和RAID6容错能力较低，而且恢复时间长。

       擦除编码是一种前向纠错（Forward Error Correction，FEC）编码，通过一定的编码规则，对k个数据进行编码并得到含有冗余校验数据的n（n>k）个数据，从而通过冗余校验数据实现一定数量的错误检测和纠正。GRID码是一种擦除编码，它包含多种不同的基于XOR运算的编码方式，这些编码结构规范、易于实现，可以具有15或者更高的错误容忍度，并且基于GRID码的存储系统可以实现高达80%的存储效率。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术的缺陷提供一种高容错无需RAID就可以获得更高的容错率以及数据恢复能力的SSD存储器的数据保护方法及控制器。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种SSD存储器的数据保护方法，其特征在于：使用擦除编码对需要写入到SSD存储器中的大块数据进行分割、编码、计算，得到冗余校验数据，并把数据和冗余校验数据都写入SSD存储器中，从而利用这些冗余校验数据对损坏的数据进行恢复。

如图2所示所述写入过程如下：

（1）        在向SSD存储器写入数据时，首先把要写入的大块数据按照其内部FLASH块的容量进行分割，得到k个连续的数据块；

（2）        根据这k个数据块需要写入的FLASH块的地址，把其所在行和列的FLASH块中的数据都读取到RAM中，若所在FLASH块需要写入新的数据，则无需读取数据；

（3）        利用擦除编码对分割后的k个数据块和所有读取自FLASH块的数据块通过XOR运算进行编码得到m个冗余校验数据块；

（4）        把分割后的k个数据块和计算得到的m个冗余校验数据写入到相应的FLASH块中，完成数据的写入。

如图3所示所述数据恢复流程如下：

（1）        当SSD存储器发现某些FLASH块损坏后，根据擦除编码规则确定与损坏的FLASH块相对应的数据块和冗余校验数据块所在FLASH块的地址；

（2）        读取损坏的FLASH块与数据保护相关的对应数据块和冗余校验数据块；

（3）        利用擦除编码对这些相关的数据块和冗余校验数据块进行计算得到损坏的FALSH块中的正确的数据，从而实现SSD存储器的数据保护。

优选的：所述擦除编码为GRID码。

如图1所示一种基于上述方法的SSD存储器的数据保护控制器，其特征在于：在SSD控制器中加入擦除编码控制器和XOR运算单元；所述SSD控制器包括CPU、MEM控制器、擦除编码控制器、XOR运算单元、DMA控制器、接口控制器以及内部总线；

所述CPU用于协调MEM控制器、擦除编码控制器、DMA控制器以及接口控制器之间的相互数据访问；

所述擦除编码控制器根据选取的擦除编码类型构建，进行相应的数据编码控制运算；

所述XOR运算单元对需要进行编码的数据进行XOR运算；

所述MEM控制器的作用是提供CPU以及DMA控制器对主存储器MEM的访问支持；

所述接口控制器为包括IDE、SATA或者PCIe的接口控制器，用于提供外部设备对SSD控制器进行数据访问的支持；

所述内部总线用于连通CPU、EC控制器、MEM控制器以及接口控制器，提供它们之间的数据访问通路。