[发明专利]一种提高固态盘内3D闪存芯片写性能的优化方法

说明书

本发明公开了一种提高固态盘内3D闪存芯片写性能的优化方法，本发明以一个以3D‑flash和MLC为存储介质的混合固态盘为参考，同时假设3D‑flash单个数据页面大小为16K以及单个MLC数据页大小为4K，本方案可充分利用写请求大小未达到一张页面大小的特征，从而减少了闪存的写操作次数，有效延长了闪存的使用寿命。

技术领域

本发明涉及固态盘技术领域，具体涉及一种提高固态盘内3D闪存芯片写性能的优化方法。

背景技术

固态盘是使用半导体芯片来存储数据的一种存储设备，它主要由外围电路、半导体存储芯片、控制器、固态盘内部缓存、只读存储器(ROM)、主机接口逻辑及相应的固件组成。ROM用来存储固态盘中的固件，固态盘内部缓存用于平滑半导体存储器与处理器的速度差异，控制器负责在主机和半导体存储芯片之间传输、处理数据。目前固态盘中的半导体存储芯片主要为闪存。

随着闪存制造工艺的进步，NAND型闪存芯片的存储密度越来越高，存储容量越来越大。然而，随着人们需求的不断增加，受到有限宽度和长度尺寸内容纳存储器单元的限制。2D闪存容量已达到其开发的极限，利用2D闪存很难在SSD容量方面上继续增加。于是，3D闪存应运而生。3D闪存可带来更好的性能，更低的成本以及更高的密度。2D闪存不同，3D闪存使用多层垂直堆叠，以实现更高的密度，更低的功耗，更好的耐用性，更快的读/写速度以及更低的每千兆字节成本。

单个闪存页的容量已经由早先的512字节，逐渐增加到4KB，8BK，现在的3D-flash页面大小达到16KB已经很普遍了，未来还可能增加到32KB甚至更大。以16KB的闪存页为例，4个4KB的文件系统块才能填满一个闪存页。由于闪存异地更新的特点，如果需要更新一个闪存页中部分的数据，需要更新整个闪存页的数据。传统的页级映射表，每次更新都需要进行一次写操作，由于闪存页的能够承载的写操作次数有限，尤其是现在的3D-flash能够写的次数比SLC更是少几个数量级。

通过统计，一单页闪存大小为16KB为例，在多种负载下写回请求不同数据占比根据图一所示，在不同的负载下，一页缓存页内小于12KB的写回数据的占比是比较大的，因此如何处理这些有效写数据较小的写页面，成为提升固态盘中闪存性能的一个要点。地址映射技术在现阶段发展的已经比较成熟，但是对于混合固态盘来说，难以发挥出其真正的效率。本方法就是在该技术环境下构思而成，在基于混合固态盘的前提，设计一种地址转换技术，通过新增一个日志区，进行缓冲小写入数据，从而提升固态盘的性能。

发明内容

本发明所要解决的问题是：提供一种提高固态盘内3D闪存芯片写性能的优化方法，以一个以3D-flash和MLC为存储介质的混合固态盘为参考，同时假设3D-flash单个数据页面大小为16K以及单个MLC数据页大小为4K，本方案可充分利用写请求大小未达到一张页面大小的特征，从而减少了闪存的写操作次数，有效延长了闪存的使用寿命。

本发明为解决上述问题所提供的技术方案为：一种提高固态盘内3D闪存芯片写性能的优化方法,所述方法包括以下步骤，

(1)将混合固态盘内分为数据区和日志区；

(2)在内存内建立一张物理页级映射表；

(3)接收一个写请求，根据LSN计算出该写请求需要写入到地址的逻辑块号以及逻辑页号，转入执行步骤(4)；

(4)根据步步骤(3)得到的逻辑地址，在原有的页级地址映射表内找到对应的物理页，判断该物理页是否为空，是转入步骤(5)，否则执行步骤(6)；

(5)执行写操作将该写请求写入到对应的物理页；

(6)判断日志区是否还有存储空间写入该写请求，若满足写入条件，则将该写请求写入日志区，否则执行步骤(7)；