[发明专利]涉及多NAND闪存的并行访问方法、固态硬盘和计算机

说明书

本发明涉及一种多NAND闪存组成的存储系统中的并行访问方法，所述NAND闪存的数量为N，通道的数量等于NAND闪存的数量，所述NAND闪存的物理页的数量为M，一次连续的请求的逻辑地址为0到M*N‑1，其中，M和N都是正整数，M≥2，N≥2，包括：所述连续的请求通过队列管理器，对于第i通道的第j次请求，分配的逻辑地址为M*N‑1‑i*N‑j；依次经过闪存转译层地址映射、请求分配管理器和NAND闪存控制器后写入到多NAND闪存组成的存储系统中。系统I/O性能提高，减少了基于NAND Flash SSD的垃圾回收时脏块的擦除次数及有效页复制次数。发明还涉及一种多NAND闪存组成的存储系统中的访问方法、固态硬盘和计算机。

技术领域

本发明涉及NAND闪存，特别是涉及多NAND闪存组成的存储系统中的访问方法、多NAND闪存组成的存储系统中的并行访问方法、固态硬盘和计算机。

背景技术

NAND Flash作为一种非易失性存储器件，具有体积小、访问速度快、功率小及抗震等优良特性，因此，多NAND闪存组成的存储系统(固态硬盘(SSD)就是一个典型的例子)已经应用于军用及民用存储领域。需要注意的是，下面在背景技术中，为了描述方便，多NAND闪存组成的存储系统用固态硬盘代替。或者说两者在某种意义上来说就是等价的。

但是，NAND Flash器件具有一些固有的限制导致SSD管理具有一定的难度，其主要限制因素主要有：

(1)非即时更新。在重新写入某一页前必须对这一页所在的块进行擦除操作，而不能直接写入，而擦除操作以块(block)，而不是以页(page)为单位；

(2)Nand Flash每一块在其失效前擦除/写入次数有限。对于单层NAND Flash(SLCNAND Flash)一般具有数万次的擦除/写入次数，而多层NAND Flash(MLC NAND Flash)则只有几千次的擦除/写入次数。一旦作用中超过极限写入/擦除次数，则NAND Flash就会失效，无法继续使用。

目前，基于NAND Flash的SSD典型存储系统主要使用轮循(Round-Robin)并行访问方法，如图1所示。

为了充分利用SSD多个通道的并行性，轮循并行访问方法将所有访问请求分布到所有到并行单元，如多芯片或者层(die)上，让这些请求可以在不需要等待或者挂起的情况下，同时被服务，从而达到较高的I/O速率。图1中表示的是就是一个简化的SSD，其拥有四个通道，每个通道有一个NAND Flash芯片，分别为NAND Flash0～4。在文件系统写入逻辑地址LPN(Logical Page Number)0～15时，轮循并行访问方法将这16次请求按图1方式进行存储。

传统技术存在以下技术问题：

SSD中主要采用轮循并行访问方法，将本来顺序的逻辑地址页离散地分布到整个存储介质中，从而造成物理存储介质中数据分布与文件系统数据组织形式不一致。这对于磁盘等可以立即更新的存储介质不会带来任何不良影响，但是NAND Flash必须在擦除后才能写入，是一种非立即更新器件，文件系统与物理介质之间数据组织形式不一致会造成大量的垃圾回收，从而对SSD的I/O性能造成不良影响。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种多NAND闪存组成的存储系统中的访问方法。

一种多NAND闪存组成的存储系统中的并行访问方法，所述NAND闪存的数量为N，通道的数量等于NAND闪存的数量，所述NAND闪存的物理页的数量为M，一次连续的请求的逻辑地址为0到M*N-1，其中，M和N都是正整数，M≥2，N≥2，包括：

所述连续的请求通过队列管理器，对于第i通道的第j次请求，分配的逻辑地址为M*N-1-i*N-j；

依次经过闪存转译层地址映射、请求分配管理器和NAND闪存控制器后写入到多NAND闪存组成的存储系统中。