[发明专利]用于闪存耐用性管理的方法、系统和装置

说明书

提供了一种闪存耐用性管理方法。所述方法包括：获取闪存的健康数据；确定反映在一段时间内写入所述闪存的数据量的时间写入估计；基于所述健康数据确定所述闪存的磨损速度。所述方法还包括：用所述磨损速度更新所述闪存的寿命模型；基于更新的寿命模型确定闪存的剩余寿命；基于时间写入估计和剩余寿命确定额外的写入资源，额外的写入资源是可以写入闪存而不影响其保修期的额外数据量。所述方法提高了闪存的剩余寿命估计的准确性，并可以预测闪存的未来状态。

技术领域

本发明大体上涉及数据存储领域，更具体地，涉及一种用于闪存耐用性管理的方法、系统和装置。

背景技术

目前，如NAND闪存等非易失性闪存越来越多地用于服务器、计算机和移动设备上的日常任务。但是，这种闪存不允许改变其存储位置中记录的数据，并且需要初步擦除整个块以改变数据。此外，写入操作的数量(每个内存块的编程/擦除(program/erase，PE)周期)存在限制，超过该数量之后，数据就无法得到保护，闪存通常会达到其寿命终点。通常，给定闪存的制造商或供应商共享PE周期数量，该PE周期数量为特定型号的给定闪存的正常承受范围。此外，许多集成特征被用来描述PE，通常被认为是可靠性指标。这种集成特征包括：写入太字节数(terabytes written，TBW)，即在其保修期内可以写入给定闪存的数据总量；设备每日写入量(device writes per day，DWPD)，即在驱动器的保修期(最大PE周期)内每天可写入驱动器的总容量的次数；以及平均写入放大率(write amplification factor，WAF)，即提交到闪存的写入与来自主机系统的写入的平均比率。但是，传统方法在计算时使用特定设备(例如闪存)的平均TBW、DWPD和WAF，这种计算方式并不充分，准确性也不高。例如，在写入相同量的数据的情况下，与单个块不频繁写入相比，小块的频繁写入导致的磨损通常更快。因此，实践发现，所有PE集成特征(如TBW)都只能保护普通用户，但对许多其它用户的闪存寿命估计并不准确。例如，有许多用户可以安全地写入远远超过供应商保证的数据量，而有一些重度用户(即写入大量数据的用户)由于异常写入配置文件等情况而面临风险。

目前，有一些传统的技术可以估计闪存寿命。但是，这些传统技术存在一些限制。一些传统技术涉及确定给定闪存的写入带宽目标，监测闪存的写入带宽，然后基于写入闪存的数据总量周期性调整写入带宽目标，使得写入的数据总量在闪存的寿命内不超过阈值。但是，此技术需要持续和连续地监测写入带宽，这会影响闪存性能，还需要修改硬件才能实现。因此，此技术是资源密集型技术，成本高昂。一些其它传统技术使用机器学习，以便使用各种类型的数据找到给定闪存的预测寿命。但是，这种传统技术需要大量数据(实验结果)，因此在某种程度上只能应用于众所周知的(经过研究或测试的)闪存，对于大多数闪存并不适用也不准确。此外，一些传统技术中通过考虑指示闪存的异常放大的写入流量值的写入放大率(write amplification factor，WAF)测量已使用的写入流量值来测量闪存的寿命。但是，此技术假设读取延迟的测量值，这对性能产生了不利影响。而且，WAF计算算法取决于硬件实现方式，考虑异常放大的写入流量只指示闪存的当前状态，而不预测未来的WAF。还有一些传统技术，能够为给定闪存的每个页面确定擦除时间。这种技术非常耗时，并会对给定闪存的性能产生不利影响。

因此，根据以上讨论，需要克服估计闪存生命周期的传统方法和系统所含的上述缺点。

发明内容

本发明寻求提供一种用于闪存耐用性管理的方法、装置和系统。本发明寻求提供一种现有问题的解决方案，即如何估计所有类型的闪存用户的剩余闪存寿命，而不会影响闪存的性能且不需要为这种估计执行任何硬件修改。本发明的目的是提供一种至少部分克服现有技术中遇到的问题的解决方案，并提供一种改进的方法、装置和系统，通过以更高的准确性估计闪存的剩余寿命，能够高效和充分地利用闪存的存储空间，其中，对于不同类型的闪存用户，可以以更高的准确性进行估计，而不会影响闪存的性能，也不需要闪存中的任何硬件修改。

本发明的一个或多个目的是通过所附独立权利要求中提供的方案实现的。本发明的有利实现方式在从属权利要求中进一步定义。