CN101533675B - 闪存介质扫描和管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种闪存介质扫描方法，对闪存介质的至少一块分别进行前后逐次逼近扫描，分别寻找至少一块内的好页区间，进而获得扫描结果。本发明还提供一种闪存介质管理方法。本发明提供的闪存介质扫描和管理方法能快速准确扫描闪存介质，得出闪存介质中块和页的好坏信息，并实现对块页信息的管理和使用。尤其对次片闪存介质能准确快速地进行扫描和管理，以便对次片闪存介质进行读写操作。

Description

闪存介质扫描和管理方法

技术领域

本发明涉及半导体存储介质领域，特别涉及一种闪存介质扫描和管理方法。

背景技术

闪存介质(Flash)包括多个存储块简称块(Block，擦除闪存介质的基本单位)，每个块包括多个页(Page，读写闪存介质的基本单位)。为识别闪存介质是否可以使用，需扫描其内部的块。扫描的流程如图1所示，判断某块是否好块的做法是将某块擦除，然后写数据到该块的每一页，再从每页中读出数据，与写入的数据相比较。写入与读出的数据都相同的页认为是可使用的页，简称好页；否则认为是不可使用的页，简称坏页。所有页都是坏页的块简称坏块；包含好页的块简称好块。对于包含较少坏块的闪存介质，采用上述扫描方法就可以顺利完成识别。

次片闪存介质(CM flash)，包括使用年限比较长或拆封库的闪存介质，这种闪存介质可能每个块中都存在坏页，好页和坏页的数量不确定。例如参照图2所示的某次片闪存介质的某个块示意图，该块中的0页、1页……4页是好页，而A-2页、A-1页……A页是坏页。次片闪存介质中也有大量的好页可以用于存储数据，但采用上述扫描方法无法顺利完成识别，并且扫描所需时间长，对一片容量为1G的闪存介质进行扫描往往需要2个小时甚至更久时间，对更大容量的闪存介质无法支持扫描。能用较短的时间准确扫描识别次片闪存介质中的好页并保存好坏块信息，就可以实现将次片闪存介质投入使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种针对次片闪存介质的扫描和管理方法，以实现对次片闪存介质的快速准确扫描和管理。

本发明提供一种闪存介质扫描方法，对闪存介质的至少一块分别进行前后逐次逼近扫描，分别寻找至少一块内的好页区间，进而获得扫描结果。

优选地，上述前后逐次逼近扫描是从块的首页和尾页分别开始扫描，逐渐向块的中部逼近，每次分别扫描靠前位置和靠后位置各一页，直到完成对所有页的扫描或找到好页区间。

优选地，上述好页区间是根据好页区间开始页号和好坏页分界确定的。

优选地，上述通过对块的二分扫描找出好坏页分界。

本发明还提供一种闪存介质管理方法，根据闪存介质扫描结果对闪存介质进行管理，包括：设置信息表，记录闪存介质中块的块和/或页信息；根据信息表对闪存介质进行数据操作。

优选地，将上述信息表存放在闪存介质的至少一好块中，标注特殊标记。

优选地，上述信息表为块页信息表，每二字节对应一块，其中第一字节的一位记录对应块为好块或坏块；第一字节的其余七位记录记录好页区间的起始页号；第二字节记录对应块内好页的个数。

优选地，上述信息表包括块信息表和页信息表，其中块信息表记录闪存介质中所有块分别为好块或坏块，页信息表分别记录每个块中好页区间的开始页号和好页的个数。

优选地，上述闪存介质管理方法还包括：建立索引以管理和/或查找信息表，闪存介质中保存与自身信息表对应的索引，至少一闪存介质的信息表集中存放在闪存介质的使用者或其他主机的数据库中。

本发明提供的闪存介质扫描和管理方法能快速准确扫描闪存介质，得出闪存介质中块和页的好坏信息，并实现对块页信息的管理和使用。尤其对次片闪存介质能准确快速地进行扫描和管理，以便对次片闪存介质进行读写操作。

附图说明

图1是本发明现有技术扫描闪存介质的流程示意图；

图2是本发明次片闪存介质的某个块示意图；

图3～图8是本发明好坏页分布示意图；

图9是本发明第三实施例扫描次片闪存介质的流程示意图；

图10是本发明第三实施例第一二分扫描流程示意图；

图11本发明第三实施例第二二分扫描流程示意图；

图12本发明第五实施例对次片闪存介质进行管理的示意图；

图13本发明第五实施例使用索引管理次片闪存介质的流程图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

本发明提出第一实施例，对闪存介质的至少一块分别进行前后逐次逼近扫描，分别寻找至少一块内的好页区间，进而获得扫描结果。

首先分析次片闪存介质的块内好页和坏页的分布情况，发现这类闪存介质的好页和坏页分别集中形成好页区间和坏页区间。

参照图3至图8所示的好坏页分布示意图，具体包括以下几种情况：图3示出块内所有页都是好页的情况；图4示出块内所有页都是坏页的情况；图5示出块内前端和后端都是坏页，好页集中在块内靠前位置的情况；图6示出块内前端和后端都是坏页，好页集中在块内靠后位置的情况；图7示出块内有部分页是好页，好页集中在块内前端的情况；图8示出块内有部分页是好页，好页集中在块内后端的情况。上述块内位置是按照物理地址排布的，物理地址较小则称为靠前位置，物理地址较大则称为靠后位置，物理地址是块内最小的页称为首页，物理地址是块内最大的页称为尾页。

根据上述特性本实施例提出，分别找到次片闪存介质每一块内好页和坏页的分界，即可实现次片闪存介质扫描识别。好页和坏页的分界是指相邻的两页，一页是好页而另一页是坏页。设该好坏页分界中的好页为L页，简称为好坏页分界L。

本实施例提出，对块进行前后逐次逼近扫描，即从块的首页和尾页分别开始扫描，逐渐向块的中部逼近，每次分别扫描靠前位置和靠后位置各一页，直到完成对所有页的扫描或找到好页区间。设一块有A+1个页，页号从0到A。设前端指针i和后端指针j，前端指针i从0页开始递增，后端指针j从A页开始递减，每次分别扫描前端指针i和后端指针j指向的两页。

如果第一次扫描发现前端指针i和后端指针j分别指向的两页都是好的，则可得出该块全部是好页，如图3所示的情况；而如果经过对所有页的扫描，没有发现好页，则可得出该块全部是坏页，如图4所示的情况。

如果经过多次扫描后，发现前端指针i比后端指针j先指向好页，此时前端指针i取值为M，后端指针j取值为N，则采用二分扫描法扫描M+1页到N-1页的区间，直到找到好坏页分界L，则认为该块中从M到L的区间是好页，其余为坏页，即图5所示的情况。

同理，如果经过多次扫描后，发现后端指针j比前端指针i先指向好页，此时前端指针i取值为M，后端指针j取值为N，则采用二分扫描法扫描M+1页到N-1页的区间，直到找到好坏页分界L，则认为该块中从M到L的区间是好页，其余为坏页，即图6所示的情况。

如果第一次扫描发现前端指针i指向的页是好的而后端指针j指向的页是坏的，则采用二分扫描法，扫描1～A-1的区间，直到找到好坏页分界L，则认为该块中从1到L的区间是好页，其余为坏页，即图7所示的情况。

同理，如果第一次扫描发现后端指针j指向的页是好的而前端指针i指向的页是坏的，则同样采用二分扫描法，扫描1～A-1的区间，直到找到好坏页分界L，则认为该块中从L到A的区间是好页，其余为坏页，即图7所示的情况。

综上所述，本实施例的扫描方法是对次片闪存介质的各块分别进行前后逐次逼近扫描，分别寻找各块内的好页区间，进而获得扫描结果。采用上述方案，可以针对好坏页分布的各种情况，分别采取不同的扫描策略，以实现高效准确的扫描。

基于上述实施例本发明还提出第二实施例，采用块页信息表对扫描得到的好坏块信息进行管理。参照表1具体来说，设置块页信息表以记录闪存介质中每个块的块页信息，每2个字节对应一个块的记录，按照块号顺序排列。记录的第一个字节有8位(0-255)，最高位(0位)为好坏块标记，记录该块为好块或坏块，最高位取值为0表示该块为坏块，不可使用；最高位取值为1表示该块为好块，含有可以使用的好页。第一个字节的后7位(1～7位)记录好页区间的起始页号，即该块内从哪个页开始是好页。一块一般包含最多128个页，所以7位足够记录页号(0-127)。如果该块内所有页都是坏页或该块标记为坏块，则第一个字节的后7位无效。记录的第二个字节也有8位，记录该块内好页的个数。第一字节后7位记录的好页区间的起始页号和第二字节的好页个数结合可以确定好页区间，以供寻址和读写操作。如果该块标记为坏块，则第二字节无效。该块页信息表可实现对次片闪存介质中块的基本情况进行管理，通过查询该表，就可以正常使用次片闪存介质。

                                                                  表1

例如块页信息表的一个记录以十六进制表示为：80 40，第一个手节的最高位为8，好坏块标记取值非0，说明对应块为好块；第一个字节的后7位为0，说明好页区间从0页开始；第二字节为40，0x40以十进制表示为64，说明共有64个页是好页。又例，一个记录为A5 30，好坏块标记取值非0，说明该块为好块；0xA5的后7位以十六进制表示为0x25，以十进制表示为37，即好页区间从37页开始，共有0x30，即以十进制表示的48个好页。再例，一个记录为00 00，说明该块为坏块，不可使用。

本实施例提出，将块页信息表存放在次片闪存介质的某个好块中，并用特殊标记标出。具体来说是在次片闪存介质中选取一好块，在该块的至少一首页和至少一尾页分别设置特定的表头标记和表尾标记，以便与其他块存放的数据区分开；从首页后一页起，依次存放块页信息表的记录。例如选取次片闪存介质的第7个块，该块的前3页为坏页，取4页存放表头标记“07 7017 71 7c 7d 7e”；该块的5页存放块页信息表的第一笔记录；该块的6页存放块页信息表的第二笔记录……直到存放完块页信息表的所有记录，在尾页存放表尾标记“08 80 18 81 8c 8d 8e”。次片闪存介质的使用者如主控读写模块只需从次片闪存介质中找到带有特定表头信息的块，读取其中的块页信息表，即可获得整片次片闪存介质的块页信息，进而读、写和/或管理次片闪存介质。

当次片闪存介质容量较大，造成块页信息表较大，可以将块页信息表存放在次片闪存介质的多个好块中。当然，也可以采用其他的方式，设置其他标志以保存块页信息表。本实施例的表尾还可以附带CRC校验码。

本发明基于上述实施例提出第三实施例以实现次片闪存介质一个块的扫描识别。扫描次片闪存介质的流程如图9所示，包括：

步骤S201，初始化，设前端指针i和后端指针j，前端指针i赋值为0，指向块的0页；后端指针j赋值为块的总页数减1，指向块的最后一页；

步骤S202，分别扫描前端指针i和后端指针j所指向的页；

步骤S203，根据页扫描结果进行步骤S204、步骤S207、步骤S210或步骤S212；

步骤S204，若扫描结果为前端指针i指向好页，后端指针j指向坏页，则进行步骤S205；

步骤S205，调用第一二分扫描过程，扫描从i到j页，直到找出好坏页分界L，进行步骤S206；

步骤S206，认为该块从i到L页为好页区间，扫描流程结束；

步骤S207，若扫描结果为前端指针i指向坏页，后端指针j指向好页，则进行步骤S208；

步骤S208，调用第二二分扫描过程，扫描从i到j页，直到找出好坏页分界L，进行步骤S209；

步骤S209，认为该块从L到j页为好页区间，扫描流程结束；

步骤S210，若扫描结果为前端指针i指向好页，后端指针j也指向好页，则进行步骤S211；

步骤S211，认为该块从i到j页为好页区间，扫描流程结束；

步骤S212，若扫描结果为前端指针i指向坏页，后端指针j也指向坏页，则进行步骤S213；

步骤S213，判断前端指针i是否等于后端指针j，即前端指针i和后端指针j是否指向同一页，若前端指针i等于后端指针j则进行步骤S215，否则进行步骤S214；

步骤S214，将前端指针i加1，将后端指针j减1，进行步骤S202；

步骤S215，认为该块所有页都是坏页，该块为坏块，扫描流程结束。

上述步骤S205中调用的第一二分扫描过程，具体流程如图10所示，包括：

步骤S2051，初始化，分别取前端指针i和后端指针j；

步骤S2052，判断后端指针j是否大于前端指针i，如果大于则进行步骤S2053，否则进行步骤S2058；

步骤S2053，设指针p，对指针p赋值为前端指针i与后端指针j之和除以2的商去余取整；

步骤S2054，扫描指针p所指向的页；

步骤S2055，若扫描结果为p所指向的页为好页则进行步骤S2056，否则进行步骤S2057；

步骤S2056，对前端指针i赋值为指针p加1，将后端指针j减1，进行步骤S2052；

步骤S2057，将前端指针i加1，对后端指针j赋值为指针p减1，进行步骤S2052；

步骤S2058，好坏页分界L等于前端指针i与后端指针j之和除以2的商。

上述步骤S208中调用的第二二分扫描过程，具体流程如图11所示，包括：

步骤S2081，初始化，分别取前端指针i和后端指针j；

步骤S2082，判断后端指针j是否大于前端指针i，如果大于则进行步骤S2083，否则进行步骤S2088；

步骤S2083，设指针p，对指针p赋值为前端指针i与后端指针j之和除以2的商去余取整；

步骤S2084，扫描指针p所指向的页；

步骤S2085，若扫描结果为p所指向的页为好页则进行步骤S2086，否则进行步骤S2087；

步骤S2086，将前端指针i加1，对后端指针j赋值为指针p减1，进行步骤S2082；

步骤S2087，对前端指针i赋值为指针p加1，将后端指针j减1，进行步骤S2082；

步骤S2088，好坏页分界L等于前端指针i与后端指针j之和除以2的商再加1的和。

通过上述扫描流程，可快速准确地完成对次片闪存介质的一个块的扫描。重复上述扫描流程可完成对所有块的扫描。上述第一二分扫描法和第二二分扫描法可采用其他流程实现，原理相似故不赘述。

本发明提出第四实施例，提供另一种块页信息的管理方式，具体来说是建立并分别维护块信息表和页信息表，其中块信息表记录整个次片闪存介质中所有块的好坏信息，页信息表分别记录每个块中的好坏页信息。

块信息表的结构为按照字节顺序和块号顺序，从第一字节的第一位对应第一块开始，每一位对应一块，每一字节记录八块的好坏信息，直到次片闪存介质的最后一块。位取值为0记录对应块为坏块，位取值为1记录对应块为好块。例如：某个次片闪存介质有2048块，块信息表的第一个字节0到7位为表2所示，第一字节表示0、1、3、7块为坏块，而2、4、5、6块为好块：

                             表2

同理，块信息表的第二字节表示8到15块的好坏情况，依次记录完次片闪存介质的所有块。当次片闪存介质包含2048个块时，块信息表需要占用2048/8＝256个字节。

页信息表的结构为每2个字节对应一个块的记录，按照字节顺序和块号顺序依次排列。每笔记录的第一字节记录对应块中好页区间的开始页号，第二字节记录对应块中好页的个数，好页区间的开始页号和好页个数结合可以确定该块中哪些是好页，哪些是坏页，坏块对应的记录是全0。例如页信息表中的部分记录如表3所示：

                                           表3

上表中的第一记录表示0块中，从0页开始共有0x40(64)个好页；第二记录表示1块中，从0x25(37)页开始共有0x40(64)个好页；第三记录表示2块中，从0x40(64)页开始共有0x40(64)个好页；而第四记录表示3块中没有好页，全部都是坏页。

与前述实施例同理，本实施例的块信息表和页信息表可分别存储在次片闪存介质的部分好块中，并用特殊标记标出，故不赘述。

本发明提出第五实施例，当次片闪存介质的某块中没有足够的空间存放上述实施例建立的块页信息表，可以对块页信息表建立索引实现对次片闪存介质的管理和使用。索引仅占用一个或者几个字节，节省了次片闪存介质的存储空间。

本实施例对块页信息表建立索引，次片闪存介质中不保存块页信息表而只保存与自身块页信息表对应的索引。如图12的对次片闪存介质进行管理的示意图所示，多个次片闪存介质的块页信息表集中存放在次片闪存介质的使用者10或其他主机的数据库中。在需要对次片闪存介质进行数据操作时，先通过次片闪存介质读写模块20，从次片闪存介质30中找到索引，再通过索引向使用者10查询数据库，找到相应的块页信息表，根据块页信息表的记录，通过次片闪存介质读写模块20访问对应次片闪存介质。

本实施例中的索引是由次片闪存介质的使用者10在对次片闪存介质30完成扫描后，根据块页信息形成的，一个块页信息表对应索引的一笔记录。将索引写入次片闪存介质30中也是在对次片闪存介质完成扫描后，查找块页信息表，从中找到至少一好块，将索引写入其中。

索引可以根据实际情况定义，例如有3个块页信息表，其表内容分别为：

表0：0x83 0x40  0x84 0x41  0x85 0x51……0xA3 0x40(共8192字节)；

表1：0x86 0x40  0xC4 0x41  0x85 0x51……0xA3 0x40(共8192字节)；

表2：0xD3 0x40  0xB4 0x41  0xC5 0x51……0xB3 0x40(共8192字节)；

次片闪存介质的使用者10分别对各块页信息表编号，将该编号作为对应的索引，例如表0编号为0x00，则相应索引为0x00；表1编号为0x01，则相应索引为0x01；表2编号为0x02，则相应索引为0x02。本实施例提出，也可根据块页信息表分别计算对应索引，可采用哈西算法或者其他算法。

将索引存放在次片闪存介质30中的做法与存放块页信息表类似，取次片闪存介质30中的好块，在该块的首页和尾页分别设置特定的索引表头标记和索引表尾标记，以便与其他块存放的数据区分开，然后从索引表头标记后一页起，依次存放所有块页信息表的索引。

上述索引表头信息、索引表尾信息可以自定义为特殊的字符或数字，以防止将次片闪存介质中的其他数据和/或块页信息表数据当作索引。索引表尾标记之后还可以附带CRC校验码，以防止索引数据错误，保证索引正确无误。

本实施例的使用索引管理次片闪存介质的工作过程如图13所示，包括：

步骤S301，读写模块20从次片闪存介质30中寻找索引；

步骤S302，读写模块20将索引发送给次片闪存介质的使用者10；

步骤S303，使用者10根据索引查询数据库，找出与索引对应的块页信息表；

步骤S304，使用者10将块页信息表发送给读写模块20；

步骤S305，读写模块20根据块页信息表对次片闪存介质30进行数据操作。

上述步骤S301，寻找索引的做法是通过依次读取次片闪存介质30中存储的数据，如果遇到符合索引表头标记的数据，则找到索引。

上述步骤S302，根据索引找出对应的块页信息表的做法是，读取索引内容，在数据库中查找与索引内容相对应的块页信息表。

本实施例也可分别对块信息表和页信息表建立和使用索引，原理与上述相似，故不赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种闪存介质扫描方法，其中所述闪存介质各块集中地形成好页区间和坏页区间，且每块存在至多一个所述好页区间，其特征在于，对闪存介质的至少一块分别进行前后逐次逼近扫描，分别寻找至少一块内的好页区间，进而获得扫描结果；其中，所述前后逐次逼近扫描是从块的首页和尾页分别开始扫描，逐渐向块的中部逼近，每次分别扫描靠前位置和靠后位置各一页，直到完成对所有页的扫描或找到好页区间。

2.如权利要求1所述的闪存介质扫描方法，其特征在于，所述好页区间是根据好页区间开始页号和好坏页分界确定的。

3.如权利要求1所述的闪存介质扫描方法，其特征在于，通过对块的二分扫描找出好坏页分界。

4.如权利要求1所述的闪存介质扫描方法，其特征在于，若找不到好页区间，则认为所述块为坏块。

5.一种闪存介质管理方法，其特征在于，根据权利要求1-4任一项所述方法得到的所述扫描结果对闪存介质进行管理，包括：

设置信息表，记录闪存介质中块的块和/或页信息；

根据信息表对闪存介质进行数据操作。

6.如权利要求5所述的闪存介质管理方法，其特征在于，将信息表存放在闪存介质的至少一好块中，标注特殊标记。

7.如权利要求5所述的闪存介质管理方法，其特征在于，所述信息表为块页信息表，每二字节对应一块，其中第一字节的一位记录对应块为好块或坏块；第一字节的其余七位记录记录好页区间的起始页号；第二字节记录对应块内好页的个数。

8.如权利要求5所述的闪存介质管理方法，其特征在于，所述信息表包括块信息表和页信息表，其中块信息表记录闪存介质中所有块分别为好块或坏块，页信息表分别记录每个块中好页区间的开始页号和好页的个数。

9.如权利要求5至8任意一项所述的闪存介质管理方法，其特征在于，还包括：

建立索引以管理和/或查找所述信息表，闪存介质中保存与自身信息表对应的索引，至少一闪存介质的信息表集中存放在闪存介质的使用者或其他主机的数据库中。

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