[发明专利]一种用于TLC类型SSD的磨损均衡方法及SSD

说明书

本发明公开了一种用于TLC类型SSD的磨损均衡方法及固态硬盘，特征在于同时包括了SLC区域内磨损均衡、TLC区域内磨损均衡和区域间磨损均衡，SLC区域内磨损均衡通过将SLC区域作为循环队列，TLC区域内磨损均衡通过统计各个block的擦写次数，优先选择擦写次数少的block用于存储数据，所述区域间磨损均衡为根据热数据识别阀值将SLC中的数据分为冷数据和热数据，将冷数据从SLC区域迁移到TLC区域，所述热数据识别阀值根据磨损速率来动态确定。利用SLC读写性能高和可擦写次数多的优点存储热数据，利用大容量的TLC存储冷数据，从而达到成本、容量、寿命、性能的折中。通过使用动态调整热数据阈值来降低冷数据写入SLC、热数据被写入TLC的几率，降低SLC向TLC迁移的数据量。

技术领域

本发明涉及固态硬盘控制技术，特别涉及一种用于TLC类型SSD的磨损均衡方法及SSD。

背景技术

目前，随着固态硬盘SSD(solid state disk)表现出比传统机械硬盘更优的特点，SSD具有读写性能高、功耗低、体积小等有点，已经在多个领域逐渐替代机械硬盘。

随着NANDflash技术的发展，SSD已经从使用SLC(single level cell)转变为使用TLC(triple level cell)。如果只是使用将TLC颗粒中的所有block作为TLC使用，会造成SSD成本相对比较高和寿命短的缺点，将TLC颗粒中部分block开成SLC部分开成TLC已经成为一种趋势。由于TLC类型的各个Block的擦写寿命都有限，为了提高其整体使用寿命，必须要对其进行磨损均衡，而且磨损均衡策略的选择非常重要，如果磨损均衡策略不好，还可能带来写放大，降低其使用寿命的问题。

图1是现有TLC类型SSD数据均衡策略示意图，使用单一TLC存储介质的SSD存在成本高、寿命短的缺点。一般将TLC中的部分区域强制转化为SLC类型，这样SSD存在SLC区域SLC region和TLC区域TLC region；一般采用如下的磨损均衡策略，主机通知SSD有新的写入指令，写命令数据进入主机数据过滤器Hot data filter，使用SLC向TLC迁移的数据量作为阈值进行冷热数据判断，具体为：根据迁移数据量的大小作为阈值，比如阈值为128KB，如果数据量大于128KB认为是热数据，否则认为是冷数据。如果大于阈值被判断为热数据写入SLC，如果小于阈值被判断为冷数据写入TLC；经过冷热数据判断后进行地址映射addressmapping，根据数据类型分别进行数据映射热数据进行SLC mapping，冷数据进行TLCmapping；经过address mapping后，数据会被写入SLC region或者TLC region将过滤器判断为热数据的数据写入SLC区域，冷数据写入TLC区域，SLC区域达到预想设定的阀值时或触发垃圾回收操作GC时将SLC中的便冷的冷数据迁移到TLC中，这样会造成SLC中存在大量不必要的写操作及大量从SLC区域向TLC区域的数据迁移，这样必然带来大量的写放大问题。

现有TLC垃圾回收流程如下,SLC region中分为主机数据区域hot region和冷区域热数据区region，数据优先写入hot数据区；当hot数据区启动时，将数据复制到warm数据区；当warm数据区进行垃圾回收时，根据N次机会原则将循环周期数达到N次的有效数据迁移到TLC数据区，否则留在warm数据区；TLC数据区按照普通垃圾回收机制进行。现有TLCSSD一方面能够延长热数据在SLC中停留的时间，提高了SSD使用初始阶段的性能；另一方面这种机制增加了SLC内部的数据迁移次数，增加了SLC垃圾回收开销和磨损程度，有时候得不偿失。

发明内容

针对以上缺陷，本发明目的是如何降低由于SLC区域数据均衡到TLC区域造成的数据读写概率，进而实现降低写放大问题。