[发明专利]一种低内存消耗的闪存磨损均衡方法

说明书

本发明公开一种低内存消耗的闪存磨损均衡方法，采用相对擦除次数和误码数双重判决冷热数据块，同时对误码数小、相对擦除次数高的数据块，给予更多写入的机会，本发明对冷热数据判断更准确，静态磨损均衡方法更有效，使固态硬盘能达到其真实的写入次数寿命。

技术领域

本发明涉及固态存储领域，更具体地，涉及一种低内存消耗的闪存磨损均衡方法。

背景技术

固态硬盘由主控单元和固态存储单元组成，固态存储单元由多个NAND闪存数据块组成。由于固态硬盘没有重写机制，所以在一个块写满数据后，需要擦除块中的数据，才可以写入新数据。当数据更新时，将新数据重新写入，标记原数据为无效，进入待擦除状态。

固态硬盘的物理特性决定了它的可擦写次数是有限的，SLC约有十万次写入(擦写)寿命，MLC的写入(擦除)寿命约为三千到一万。存储的容量提高了一倍，写入(擦除)寿命只剩下低于十分之一，将固态硬盘均匀化写入，提高其全部块寿命利用率就更加重要了。为提高存储的利用率，延长固态硬盘的寿命，需要对各个块的写入(擦除)次数进行均衡，这种对各个块擦除操作的次数进行均衡的做法称为磨损均衡(wear-levling)。

固态硬盘在读写过程中会受到周围块读写的影响，会造成实际每一块的可擦写次数不一样。且固态硬盘在出厂时为所有的块能达到最大的可擦除次数，标记的最大擦除次数，只有实际的三分之一左右。随着固态硬盘擦除次数的增多，写入(擦除)操作错误bit数出现波动式增长。同时每个块达到最大可纠错bit数时，累计的擦除次数不一样，所以单纯的用擦除次数或者错误bit数来评估固态硬盘的状态是不合适的。

发明内容

本发明的目的是解决上述一个或多个缺陷，提出了一种低内存消耗的闪存磨损均衡方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种低内存消耗的闪存磨损均衡方法，建立一个n位相对擦除次数表，表中记录物理块标识和相对最小擦除次数；设定N个误码阈值并将固态硬盘生命周期分为N+1个阶段池。

进一步地，所述误码阈值设定为2个并将固态硬盘生命周期分为3个阶段池，包括：第一阶段池，第二阶段池，第三阶段池。

进一步地，所述的相对最小擦除次数是是固态硬盘总的擦除次数减去最小擦除次数。

进一步地，所述低内存消耗的闪存磨损均衡方法中，所述的误码阈值包括BER1和BER2，其中BER2大于BER1，BER1和BER2根据指数关系模型y＝ae^bx-1确定，其中y代表误码阈值，x为擦除次数，a，b为调整参数，其中芯片不同时，a、b取值不同。

进一步地，当所述误码阈值为BER1时，x取值为擦除次数出厂最大值的十分之一，当所述误码阈值为BER2时，x取值为擦除次数出厂最大值的十分之九。

进一步地，所述低内存消耗的闪存磨损均衡方法中，所述第一阶段池内最大擦除次数的误码数小于所述误码阈值BER1，所述第二阶段池内最大擦除次数的误码数大于所述误码阈值BER1且小于所述误码阈值BER2，所述第三阶段池内最大擦除次数的误码数大于所述误码阈值BER2。

进一步地，所述第一阶段池内包括相对擦除次数表，用n位标记，所述相对擦除次数表中最大的数为2ⁿ，当最大擦除次数与最小擦除次数的差值也为2ⁿ时，检测最大擦除次数块的误码数n，如果最大擦除次数块的误码数n的值大于阈值BER1，将最大擦除次数块归入第二阶段池，此时最小擦除次数块作为冷数据块组成冷数据池。如果最大擦除次数块的误码数小于阈值BER1，将其留在第一阶段池。将最小擦除次数的数据写入到最大擦除次数块中，停止最大擦除次数块相对擦除次数的计数，等待最大擦除次数块值小于2^n，恢复计数。

进一步地，所述第二阶段池内，第二阶段池和冷数据池间进行静态磨损均衡操作，将冷数据池和第二阶段池分别进行物理块热度系数标记，判断出极冷或极热的情况，物理块热度系数＝去掉本身块的平均误码数减去所有块的平均误码数；