[发明专利]用于非易失性存储器中的混合推拉数据管理的系统和方法

说明书

公开了使用混合推拉技术来管理垃圾收集操作中的数据的系统和方法。该系统包括与明确数据类型相关联的多个非易失性存储器子驱动器，以及共享的易失性存储器垃圾收集缓冲器，该共享的易失性存储器垃圾收集缓冲器的大小仅可接收预定量的单个数据类型的主机数据和相关联的大数据组块校正数据。控制器识别并累积来自源块的单个数据类型的有效数据，并将其与该有效数据的XOR数据组合，以在缓冲器中生成受保护的数据条带。该控制器将受保护的数据条带写入到含有相同数据类型的数据的子驱动器。仅在将受保护的数据条带写入适当的子驱动器后，控制器才会在相同的源块中对相同或不同数据类型的数据重复该过程。

技术领域

本发明涉及存储器系统，以及管理存储器系统中的数据的方法。

背景技术

诸如包含NAND闪速存储器的固态驱动器(SSD)之类的存储系统通常用于从消费产品到企业级计算机系统的范围的电子系统中。SSD的市场已经增加，并且其被私人企业或政府机构用于储存数据的接受程度变得越来越普遍。利用面向块(block-oriented)架构的SSD和相似的储存装置共享公共的问题：需要通过将稀疏分布的数据收集到更少数目的块中来创建写入新数据的空间。此过程称为“垃圾收集(garbage collection)”。在许多面向块的储存装置中，垃圾收集的需求一般是由于无法在存储器中写入到位，以及这些储存装置中的写入粒度(granularity)和擦除粒度之间的不匹配。

垃圾收集过程可能会给处理资源带来很大的负担，其继而可能会降低SSD的性能。垃圾收集涉及从要重复使用的非易失性存储器块中读取有效数据并将其写回新块。许多现实的数据工作负载，尤其是除均匀随机和顺序之外，对于不同的逻辑区域具有不同的写入密度，其中一些数据是“热”或频繁写入的，并且是“冷”或不太频繁写入。当不同温度的数据混合在相同的块中时，SSD可以经历显著的写入放大，其中写入放大是指写入或复制的数据的物理量超出所接收数据的逻辑量。

发明内容

根据一个方面，公开了用于管理存储器系统中的数据的方法。方法可以包含在存储器系统处接收主机数据写入，该存储器系统具有与多个非易失性存储器子驱动器通信的控制器。方法可以包含识别对于第一子驱动器的垃圾收集触发，并且响应于识别该垃圾收集触发在具有有效数据和废弃数据的第一子驱动器中选择源块。基于与其它子驱动器相关联的数据类型，该方法可以按数据类型继续将有效数据从源块分类到多个子驱动器中的至少一个其它的子驱动器。分类过程可以包含，将第一数据类型的预定量的有效数据从源块复制到易失性存储器缓冲器。该过程包含，为易失性存储器缓冲器中的预定量的数据生成大数据组块校正数据——诸如XOR数据，并且将生成的XOR数据分类到易失性存储器缓冲器的固定大小部分。将来自易失性存储器缓冲器的预定量的有效数据和XOR数据复制到预定接收第一数据类型的所有数据的子驱动器。仅在复制来自易失性存储器缓冲器的预定量的有效数据并且复制来自易失性存储器缓冲器的固定大小部分的XOR数据之后，过程才启动将下一预定量的单个数据类型的有效数据从源块复制到易失性存储器缓冲器。在一个实现方式中，易失性存储器缓冲器对于所有的数据类型是共享的缓冲器，但一次仅可以用于一种数据类型。易失性存储器缓冲器可以用于在任何给定时间仅累积单个数据类型的预定量的数据，并且仅用于存储针对该预定量生成的XOR数据的易失性存储器缓冲器的固定大小部分。将共享易失性存储器缓冲器的内容写入适当的子驱动器后，将通过共享缓冲器处理下一批次相同或不同的单个数据类型。