[发明专利]基于块保留区替换的坏块管理系统及管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及固态存储领域中一种坏块管理系统及管理方法，特别涉及一种基于块保留区替换的坏块管理系统及管理方法，属于固态存储技术领域。

背景技术

NAND Flash存储器由于其具有访问速度快、低功耗、高密度、大容量、抗震性强等优点，在目前的消费电子、计算机存储系统、数据采集、服务器存储系统等领域得到了广泛的应用。为提高SSDs的存储容量和降低其单位存储成本，NAND Flash也逐渐从单层单元(Single Level Cell,SLC)发展到多层单元(Multi-level Cell,MLC)。随着存储单元尺寸的降低，NAND Flash的可靠性也不断下降，在工厂生产和使用过程中会产生坏块，为了能够正常使用就必须对坏块进行管理BBM(Bad Block Management)。

NAND Flash由若干存储块构成，每个块由若干页构成。由于制造工艺和成本原因，生产厂家在NAND Flash成片出厂时均含有坏块，称为出厂坏块。在使用的过程中，由于NAND Flash擦写寿命有限(SLC 10000-100000次，MLC 3000-5000次)，当使用到一定时限后就会产生坏块，称为使用坏块。

1、出厂坏块的识别：出厂坏块信息在出厂时会标记在每个块的固定地址中。读该固定地址数据就可判断是不是坏块。

2、使用坏块的识别：使用坏块分为两类：(1)擦除或者编程操作失败，产生使用坏块。(2)读某块内某页数据时，数据出错位数超出了ECC校验能力，产生使用坏块。

目前国内在NAND Flash坏块管理方面也做了相当多的工作，中国科学技术大学光电技术研究所博士论文(孙科林。基于NAND Flash的嵌入式图像记录技术[D]：[博士学位论文],北京:中国科学院大学,2013,43-55)提出了一种利用存储于FRAM非易失存储器中的坏块标记位表和滑动窗口技术，实现只需要一个时钟就可以完成坏块查询、替换的技术和突发坏块产生时复制保持原有坏块有效数据的滞后回写技术。中科院长春光机所(张胜勇,高世杰,吴志勇,等.基于FPGA的NAND Flash坏块处理方法[J].计算机工程，2010,36(6):239-243.)提出了一种面向顺序读写数据记录装置的简单坏块管理策略，并做了实验验证。南开大学(李幼萌，李庆诚，宫晓利.FTL层的NAND-FLASH坏块管理算法研究与实现[J].International Conference on Services Science,Management and Engineering.2010:254-257.)提出了一种利用FTL层进行软件坏块管理的方案，由于该方案与特定的FTL算法相结合，对于上层独立的FTL算法研究开发不利，同时与实际的NAND Flash层次化构架不相符合。

但是，上述两种方案是面向于高速数据采集系统的存储器模块，使用的是坏块跳过策略，1、只能适用于简单顺序存储操作的场合，2、对于有完整上层FTL管理算法的应用不具有普适性。

发明内容

本发明目的是为了解决现有的方法使用的是坏块跳过策略，只能适用于简单顺序存储操作的场合，对于有完整上层FTL管理算法的应用不具有普适性的问题。

本发明的技术方案是：

一种基于块保留区替换的坏块管理系统，其特征在于它包括：

用于对坏块扫描并建立坏块信息表的坏块管理初始化模块；

用于对坏块地址映射和运行过程中产生的使用坏块进行管理的坏块管理控制模块；

用于对坏块管理初始化模块和坏块管理控制模块产生的坏块信息进行保存的坏块信息表RAM；

用于对运行过程中产生的使用坏块进行数据合并操作的滞后回写模块；

进行滞后回写模块后，进行检测NAND Flash运行过程中是否有坏块产生的模块；

坏块管理初始化模块在系统启动时提供坏块初始化信息并将信息保存到坏块信息表RAM中，在结束该操作时，坏块管理初始化模块发送信息给坏块管理控制模块，初始化完成；在系统运行中，坏块管理控制模块需要通过访存坏块信息表RAM执行坏块地址映射和使用中坏块管理功能，当使用中有坏块产生时，坏块管理控制模块在完成地址更新映射后，控制滞后回写模块实现旧块到新块的数据合并操作。

一种基于块保留区替换的坏块管理方法，其特征在于它包括：

用于对坏块扫描并建立坏块信息表的坏块管理初始化步骤；

用于对坏块地址映射和运行过程中产生的使用坏块进行管理的坏块管理控制步骤；