[发明专利]一种固态硬盘及其内存转换层对映方法

说明书

本发明涉及一种固态硬盘的内存转换层对映架构及方法。该内存转换层对映架构包括：第一层映射表和第二层映射表，其中，第一层映射表用于记录随机存取数据；第二层映射表包括连续存取映射表和随机存取映射表，连续存取映射表用于记录写入单元的对映关系，随机存取映射表用于记录随机存取写入单元所对映的物理地址。通过实施本发明，缩小内存转换层中映射表的大小，节省SRAM的使用；在随机存取的情况下增加了映射表的命中率，进而提升了随机读取的效能以及减少映射表频繁的置换。

技术领域

本发明涉及固态硬盘领域，更具体地说，涉及一种固态硬盘的内存转换层对映架构及方法。

背景技术

内存转换层中最重要的是逻辑对物理映射表的对映方式。由闪存记忆的特性可知，一个已写入的储存页面，需经过抹除后，才可以写入新的数据。然而，抹除的最小单位储存区块却远大于写入的最小单位储存页面。因此，内存转换层运用了逻辑对物理映射表，当某个逻辑地址所对应到的物理地址中已写入数据时，内存转换层会将此写入数据导向到另外一个空的物理地址当中，并将此逻辑与物理的对应关系，更新到逻辑对物理映射表中。若要读取此逻辑地址的资料时，内存转换层会根据逻辑对物理映射表，找到所对应的物理地址。逻辑对物理映射表的设计将决定对内存的操作效率。其中，若抹除的次数越多，闪存内存的使用寿命越短。另外，在嵌入式的应用中，许多设计是将逻辑对物理映射表存放在RAM中，因此逻辑对物理映射表的大小也是在设计时的考虑重点。依照地址映射设计方式的不同，可分成以下三大类：页面映射、块映射、以及4k映射。

对于块映射:在逻辑对物理映射表中建立逻辑储存区块对应到物理储存区块地址的映射表，每次写入数据时就必须要一块空的储存区块，然后将要写的储存页面之前的所有储存页面都由旧的储存区块循序搬移到新的储存区块。使用这种方式逻辑对物理映射表大小会最小。该技术的缺点：每次写入一个储存页面就要更新整个储存区块，所需垃圾回收负担很大，不利小档案存取。

对于页面映射:在逻辑对物理映射表中建立逻辑储存页面对应到物理储存页面地址的映射表，要更新数据时找空的储存页面写入，同时更改逻辑对物理映射表。但这种做法逻辑对物理映射表的大小比块映射大，但可以减少垃圾回收的负担。该技术的缺点：需要更多的空间来存放对应表。

对于4k映射:在逻辑对物理映射表中建立逻辑4k地址对应到物理4k地址的映射表，更新数据时更改逻辑对物理映射表。但这种做法逻辑对物理映射表的大小最大，垃圾回收负担最小。以256GB的固态硬盘(SSD)为例，使用这种方法的逻辑对物理映射表大小是(256GB/4KB)*4byte＝256MB。该技术的缺点：逻辑对物理映射表在固态硬盘中要另外找位置来存，如此会占用固态硬盘最大的储存空间来存取这张表；在non-DRAM SSD中，依照目前的映射方式，在作随机存取的时候,会一直从nand flash读取部分逻辑对物理映射表到静态随机存取内存中，并替换上一个映射到的部分逻辑对物理映射表，导致效能不佳。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述内存转换层中映射表占用静态随机存取内存空间过大、随机读取的效能低、以及映射表置换频率高的缺陷，提供一种固态硬盘的内存转换层对映架构及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种固态硬盘的内存转换层对映架构，包括：第一层映射表和第二层映射表，其中，

所述第一层映射表用于记录随机存取数据；

所述第二层映射表包括连续存取映射表和随机存取映射表，所述连续存取映射表用于记录写入单元的对映关系，所述随机存取映射表用于记录随机存取所述写入单元所对映的物理地址。

优选地，本发明所述的固态硬盘的内存转换层对映架构，对于所述第一层映射表：所述写入单元为基本映射单位，一个所述写入单元包含多个逻辑块号码；