CN101667458B - 一种固态硬盘全盘擦除的方法和相应的设备 - Google Patents

Abstract

一种固态硬盘全盘擦除的方法和相应的设备。本发明实施例采用在接收到主机下发的安全擦除命令后，根据安全擦除命令并行下发两面擦除命令给固态硬盘每个通道中的每个层以执行擦除操作，所述擦除操作为以每相邻的两个面为单位依次对每个层的数据进行擦除，根据安全擦除命令对固态硬盘的各个层执行数据写操作；由于该方案在接收到主机下发的安全擦除命令后，可以对所有层上的数据同时进行擦除，因此可以节省全盘擦除的时间，即减少了全盘的擦除操作和数据写操作的总的时间，从而提高了安全擦除命令的响应速度，避免主机对固态硬盘的运行状况作出误判。

Description

一种固态硬盘全盘擦除的方法和相应的设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种固态硬盘全盘擦除的方法和相应的设备。

背景技术

固态硬盘(SSD，Solid State Disk)由控制单元与存储单元组成。存储单元多采用非易失性的闪存(Flash)芯片构成，且不具有机械转动装置，因而这种硬盘具有读写性能高，抗震能力强，电源开销小等优势，并广泛应用于军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空等、导航设备等领域。

由于固态硬盘的特性，广泛应用于各个场合如笔记本或服务器等环境。当使用安全命令对固态硬盘上数据进行全盘擦除时，需要先对固态硬盘进行全盘擦除，然后再全盘写一次，从而导致命令响应过长，经常会引起盘片丢失或主机认为盘片错误的情况。

为了改善该问题，目前主要的方式是通过多通道数据写并发的方式对固态硬盘进行全盘擦除操作和数据写操作，即通过多个通道同时对固态硬盘的闪存芯片进行擦除操作和数据写操作，具体对每一个通道来说，则需要一层(Layer)一层顺序地进行擦除操作或数据写操作，其中，Layer是指一个CE信号对应的存储空间，其大小与通道带宽有关；由此可以得出，使用安全命令对固态硬盘上数据进行全盘擦除的响应时间，即全盘进行擦除操作和数据写操作的总时间T＝总容量/(通道数*通道带宽)。

在对现有技术的研究和实践过程中，本发明的发明人发现，由于受通道数和带宽的限制，全盘擦除操作和数据写操作的总时间大多为10多分钟甚至更多，时间依旧较长。

发明内容

本发明实施例提供一种固态硬盘全盘擦除的方法和相应的设备，可以减少全盘擦除操作和数据写操作的时间。

需说明的是，本发明实施例所说的全盘擦除包括对固态硬盘进行全盘擦除操作以及数据写操作。

一种固态硬盘全盘擦除的方法，包括：

接收主机下发的安全擦除命令；

根据所述安全擦除命令并行下发两面擦除命令给固态硬盘每个通道中的每个层以执行擦除操作，所述擦除操作为以每相邻的两个面为单位依次对每个层的数据进行擦除；

根据所述安全擦除命令对固态硬盘的各个层执行数据写操作。

一种硬盘控制装置，包括：

接收单元，用于接收主机下发的安全擦除命令；

擦除操作单元，用于根据所述接收单元接收到的安全擦除命令并行下发两面擦除命令给固态硬盘每个通道中的每个层以执行擦除操作，所述擦除操作为以每相邻的两个面为单位依次对每个层的数据进行擦除；

写操作单元，用于根据所述安全擦除命令对固态硬盘的各个层执行数据写操作。

一种固态硬盘，包括本发明实施例提供的任意一种硬盘控制装置。

本发明实施例采用在接收到主机下发的安全擦除命令后，根据该安全擦除命令对固态硬盘的所有通道中的所有层进行并行擦除操作，即对所有层的数据同时进行擦除，从而使得该方案相对于现有技术中需要一层一层顺序地擦除的方案而言，可以节省全盘擦除的时间，即减少了全盘的擦除操作和数据写操作的总的时间，从而提高了安全擦除命令的响应速度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的方法的方法流程图；

图2是本发明实施例二提供的方法的方法流程图；

图3是固态硬盘的层次结构图；

图4是块内的页与页之间的复制回(copy_back)操作示意图；

图5是本发明实施例提供的硬盘控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种固态硬盘全盘擦除的方法和相应的设备。以下分别进行详细说明。

实施例一、

本实施例将从硬盘控制装置的角度进行描述，该硬盘控制装置可以集成在固态硬盘中，也可以作为一个独立于固态硬盘的装置存在。

一种固态硬盘全盘擦除的方法，包括：接收主机下发的安全擦除命令，根据该安全擦除命令并行下发两面擦除命令给固态硬盘每个通道中的每个层(Layer)以执行擦除操作，所述擦除操作为以每相邻的两个面(Plane)为单位依次对每个层的数据进行擦除；据所述安全擦除命令对固态硬盘的各个层执行数据写操作；如图1所示，具体流程可以如下：

101、接收主机下发的安全擦除命令；

该安全擦除命令中还可以携带安全擦除等级，以便后续可以根据安全擦除等级的指示对固态硬盘进行全盘擦除。

其中，该安全擦除等级指示对固态硬盘进行全盘擦除的重复次数，全盘擦除的重复次数越少，该固态硬盘上数据被恢复的可能性就越高，数据安全系数就越低，反之，全盘擦除的重复次数越多，该固态硬盘上数据被恢复的可能性就越低，数据安全系数就越高，对与要求不高的擦除，只需要全盘擦除后再全盘写一遍即可，而对于擦除要求较高的用户来说，则需要对曾经写过的数据进行反复的擦除操作与数据写操作，这样才能使以前写过的数据不能被读取出来。

当然，安全擦除等级也可以通过其它方式来获取，例如，通过独立的消息来获取，或者，该安全擦除等级也可以携带在其它的消息中，然后通过接收该其它的消息来获取，等等。

102、根据该安全擦除命令并行下发两面擦除命令(two plane erase)给固态硬盘每个通道中的每个层以执行擦除操作，该擦除操作具体为以每相邻的两个面为单位依次对每个层的数据进行擦除；其中，该两面擦除命令中携带需要擦除的数据的地址，以便可以根据所述地址以每相邻的两个面为单位依次对每个层的数据执行擦除操作。

其中，硬盘控制装置在接收到主机下发的安全擦除命令后，可以根据该安全擦除命令对固态硬盘的所有通道中的所有层进行并行擦除操作，比如，对所有层的数据同时进行擦除操作，并且，同一时刻同一层的两个面也都在擦除，这与现有技术中需要一个层(Layer)一个层顺序地擦除的方案而言，可以节省全盘擦除的时间。

其中，面(Plane)是指闪存芯片里面的一片存储单元，一个层可以包括多个面，一个面可以包括2048个块(Block)，1个块有64个页(Page)或128页，1个页有8个扇区(Sector)或4个扇区或16个扇区等，1个扇区包括512字节(Byte)的数据。

当然，执行安全擦除命令除了需要对固态硬盘进行擦除操作之外，还需要对固态硬盘进行数据写操作：

103、根据所述安全擦除命令对固态硬盘的各个层执行数据写操作；

例如，在擦除后的层中写入特定数据，比如预先协商好的数据如“0”、“5”等等，这特定数据由主机下发的安全擦除命令而定，以用作对全盘的数据覆盖；该特定数据可以通过如下方式来获取：

在主机下发的安全擦除命令中携带特定数据的属性，然后根据该特定数据的属性来确定特定数据，或者，也可以在主机下发的安全擦除命令中直接携带特定数据，等等。

需说明的是，在此数据可以划分为用户数据和特定数据，用户数据由用户写入，而特定数据为系统预置的数据，用于对全盘数据的覆盖，例如，假设系统预置的特定数据为“0”，则在擦除之后，可以在固态硬盘中全部写入数据“0”。

其中，根据所述安全擦除命令对固态硬盘的各个层执行数据写操作可以在全盘的擦除操作执行完毕后执行；当然，为了进一步节省全盘擦除的时间，也可以不在全盘的擦除操作执行完毕后执行数据写操作，而是在对每个层的数据执行擦除操作的同时，利用通道的空闲时间，根据安全擦除命令向固态硬盘的各个层执行数据写操作，可以如下：

A、在完成对一个面的擦除操作之前，至少对所属于该面的一个块写入一个页的数据；

B、在完成对一个面的擦除操作之后，将之前写入的一个页的数据复制回(copy_back)该页所属块的其他页中；其中，copy_back是指在闪存芯片内部将一个页的数据复制到另一个页的操作；

C、在该块的数据写满后，将该块的数据copy_back到该块所属面的其他块中。

由上可知，本实施例采用在接收到主机下发的安全擦除命令后，根据该安全擦除命令对固态硬盘的所有通道中的所有层进行并行擦除操作，从而使得该方案相对于现有技术中需要一层一层顺序地擦除的方案而言，缩短了全盘擦除的时间，提高了安全擦除命令的响应速度，从而可以避免主机对固态硬盘的运行状况作出误判，例如可以避免由于安全擦除命令的响应速度过慢，导致主机误以为盘片丢失或出错等等情况的发生。

实施例二、

根据实施一所描述的方法，以下将以该硬盘控制装置集成在硬盘中为例作进一步详细说明。

硬盘控制装置在接收到主机下发的安全擦除命令后，根据该安全擦除命令对固态硬盘的闪存芯片中的所有通道中的所有层进行并行擦除操作，并且，为了进一步缩短全盘擦除的时间，在对每个层的数据执行擦除操作的同时，利用通道的空闲时间，根据之前接收到的安全擦除命令向固态硬盘的各个层执行数据写操作；如图2所示，具体流程可以如下：

201、硬盘控制装置接收主机下发的安全擦除命令；该安全擦除命令中可以携带安全擦除等级，以便后续可以根据安全擦除等级的指示对固态硬盘进行全盘擦除。

其中，该安全擦除等级指示对固态硬盘进行全盘擦除的重复次数，全盘擦除的重复次数越少，该固态硬盘上数据被恢复的可能性就越高，数据安全系数就越低，反之，全盘擦除的重复次数越多，该固态硬盘上数据被恢复的可能性就越低，数据安全系数就越高，对与要求不高的擦除，只需要全盘擦除后再全盘写一遍即可，而对于擦除要求较高的用户来说，则需要对曾经写过的数据进行反复的擦除操作与数据写操作，这样才能使以前写过的数据不能被读取出来。

当然，安全擦除等级也可以通过其它方式来获取，例如，通过独立的消息来获取，或者，该安全擦除等级也可以携带在其它的消息中，然后通过接收该其它的消息来获取，等等。

202、硬盘控制装置根据该安全擦除命令并行下发两面擦除命令给固态硬盘每个通道中的每个层(对闪存芯片而言，这里的层指的是一个CE信号对应的存储空间)，例如，根据该安全擦除命令中携带的安全擦除等级下发相应的两面擦除命令，比如表示需要重复擦除“与安全擦除等级相对应的次数”次的两面擦除命令给固态硬盘每个通道中的每个层；其中，该两面擦除命令中需要携带需要擦除的数据的地址，这样才能找到需要擦除的数据，擦除时可以为：以每相邻的两个面(Plane)为单位依次对所属层的数据进行擦除，可以是对固态硬盘闪存芯片中的每个通道的每个层的每相邻的两个面的块(Block)依次进行擦除；在完成所属于同一个层的两个相邻的面的擦除操作后，采用同样的方法再擦除所属于该层的另外的两个相邻的面的数据，可参见图3，图3为固态硬盘的层次结构图：

对于固态硬盘而言，其包括总线通道，总线通道又可以包括多条，比如M条通道，每一条通道具有一个多闪存接口，而多闪存接口下对应着多个，比如N个通道芯片，每个通道芯片又对应着一个单闪存接口，一个单闪存接口又可以连接多个，比如X个层，每个层又如实施一中所说的，可以包括多个，比如K个面，在本发明实施例中，主要是以每相邻的两个面为单位依次对每个层的数据执行擦除操作的；其中，M、N、X和K均为正整数。

203、硬盘控制装置对盘进行全盘擦除的同时，可同时利用通道的空闲时间，向每个闪存芯片下的每个层的每个面写入一个页的特定数据，以便在后续的操作中作为“copy_back操作”的源数据，最终实现对全盘的数据覆盖。具体可以是：在完成对一个面的擦除操作之前，至少对所属于该面的一个块写入一个页的特定数据；其中，该特定数据由主机下发的安全擦除命令，即步骤201中接收到的安全擦除命令而定；

由于每个面的总的擦除时间会较长，因此，在擦除完面中的所有块之前，能保证每个面中都至少有一个块被写入了一个页的特定数据，以提高数据的擦除效率。

需说明的是，数据写操作也可在全盘擦除后进行，可参见实施例一，在此不再赘述。

204、硬盘控制装置在完成对一个面的擦除操作之后，将之前写入的一个页的数据copy_back到该页所属块的其他页中；其中，copy_back是指在闪存芯片内部将一个页的数据复制到另一个页的操作；

块内的页与页之间的copy_back操作可参见图4，假设块中包括了64个页(Page)，即Page0～Page63，其中，Page0被写入了特定数据，那么，在完成对一个面的擦除操作之后，可以将Page0中的特定数据copy_back到Page1～Page63中。

205、在该块的数据写满后，将该块的数据copy_back到该块所属面的其他块中。

206、如果硬盘控制装置在步骤201中还获取了安全擦除等级，那么此时还可以根据之前获取到的安全擦除等级确定对固态硬盘进行全盘擦除的重复次数，根据该重复次数重复执行步骤202至步骤205；比如，可以将安全擦除等级划分为高和低两种，若安全擦除等级为低，则重复次数为0，即只需要全盘擦除后再全盘写一遍即可，比如可以执行一遍步骤202至步骤205；若安全擦除等级为高，则需要对曾经写过的数据进行反复的擦除操作与反复的数据写操作，比如重复执行多次如5次步骤202至步骤205，这样才能使以前写过的数据不能被读取出来；至于需要重复执行的次数，与安全擦除等级的高低有关，可以由用户预先进行设定。步骤206可选。

207、在完成安全擦除命令后，硬盘控制装置可以返回响应消息给主机，通知全盘擦除完成，即全盘擦除操作和数据写操作执行完毕。

由上可知，本实施例采用在接收到主机下发的安全擦除命令后，根据该安全擦除命令对固态硬盘的所有通道中的所有层进行并行擦除操作，即对所有层上的数据同时进行擦除，从而使得该方案相对于现有技术中需要一层一层顺序地擦除的方案而言，可以减少全盘的擦除操作和数据写操作的总的时间；进一步的，还可以通过copy_back方式来对固态硬盘进行数据写操作，从而进一步缩短全盘擦除的时间，提高安全擦除命令的响应速度，避免主机对固态硬盘的运行状况作出误判，例如若安全擦除命令的响应速度过慢，则主机可能会误以为盘片丢失或出错等等。

实施例三、

为了更好地实施以上方法，本发明实施例还相应地提供一种硬盘控制装置，该硬盘控制装置可以集成在固态硬盘中，也可以作为一个独立于固态硬盘的装置存在；如图5所示，该硬盘控制装置包括接收单元301、擦除操作单元302和写操作单元303；

接收单元301，用于接收主机下发的安全擦除命令；

擦除操作单元302，用于根据所述接收单元301接收到的安全擦除命令并行下发两面擦除命令给固态硬盘每个通道中的每个层以执行擦除操作，所述擦除操作为以每相邻的两个面为单位依次对每个层的数据进行擦除；

在接收单元301接收到主机下发的安全擦除命令后，可以根据该安全擦除命令对固态硬盘的所有通道中的所有层进行并行擦除操作，即对所有层上的数据同时进行擦除操作，并且，同一时刻同一层的两个面也都在擦除，这与现有技术中需要一个层(Layer)一个层顺序地擦除的方案而言，可以节省全盘擦除的时间。

当然，执行安全擦除命令除了需要对固态硬盘进行擦除操作之外，还需要对固态硬盘进行数据写操作，比如可以在擦除后的层中重新写入特定的数据，这特定的数据由主机下发的安全擦除命令而定，以用作对全盘的数据覆盖。因此，如图5所示，该硬盘控制装置还包括写操作单元303；

写操作单元303，用于根据所述安全擦除命令对固态硬盘的各个层执行数据写操作。该写操作单元303具体可以为第一写操作模块或第二写操作模块；

第一写操作模块，用于在擦除操作单元302执行全盘的擦除操作完毕后，根据所述安全擦除命令对固态硬盘的各个层执行数据写操作；

第二写操作模块，用于在擦除操作单元302对每个层的数据执行擦除操作的同时，利用通道的空闲时间，根据所述安全擦除命令向固态硬盘的各个层执行数据写操作。

其中，写操作单元303可以包括第一写入单元和第二写入单元；

第一写入单元，用于在擦除操作单元完成对一个面的擦除操作之前，至少对所属于该面的一个块写入一个页的数据；

第二写入单元，用于在擦除操作单元完成对一个面的擦除操作之后，将之前第一写入单元写入的一个页的数据复制回copy_back该页所属块的其他页中，在该块的数据写满后，将该块的数据copy_back到该块所属面的其他块中。

该硬盘控制装置还可以包括获取单元；

获取单元，用于获取安全擦除等级，所述安全擦除等级指示对固态硬盘进行全盘擦除的重复次数；比如，可以将安全擦除等级划分为高和低两种，若安全擦除等级为低，则重复次数为0，若安全擦除等级为高，则需要对曾经写过的数据进行反复的擦除操作与反复的数据写操作，比如重复次数为5次，这样才能使以前写过的数据不能被读取出来；至于需要重复执行的次数，与安全擦除等级的高低有关，可以由用户预先进行设定。

需说明的是，安全擦除等级也可以携带在安全擦除命令中，即由接收单元301来获取，因此，获取单元只是作为一个可选的单元。

所述擦除操作单元，还用于根据获取单元获取到的安全擦除等级的指示对固态硬盘进行全盘擦除。

以上各个单元的具体实施可参见方法实施例，在此不再赘述。

另外，本发明实施例还相应地提供一种固态硬盘，包括本发明实施例提供的任意一种硬盘控制装置，硬盘控制装置的有关说明具体可参见前面实施例，在此不再赘述。

综上，本实施例硬盘控制装置在接收单元301接收到主机下发的安全擦除命令后，可以由擦除操作单元302根据该安全擦除命令对固态硬盘的所有通道中的所有层进行并行擦除操作，从而使得该方案相对于现有技术中需要一层一层顺序地擦除的方案而言，可以节省全盘擦除的时间，即减少了全盘的擦除操作和数据写操作的总的时间；进一步的，硬盘控制装置的写操作单元303还可以通过copy_back方式来对固态硬盘进行数据写操作，从而进一步缩短全盘擦除的时间，提高安全擦除命令的响应速度，避免主机对固态硬盘的运行状况作出误判，例如若安全擦除命令的响应速度过慢，则主机可能会误以为盘片丢失或出错等等。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取记忆体(RAM，Random Access Memory)、磁盘或光盘等。

以上对本发明实施例所提供的一种固态硬盘全盘擦除的方法和相应的设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种固态硬盘全盘擦除的方法，其特征在于，包括：

接收主机下发的安全擦除命令；

根据所述安全擦除命令并行下发两面擦除命令给固态硬盘每个通道中的每个层以执行擦除操作，所述擦除操作为以每相邻的两个面为单位对每个层的数据进行擦除；

在对每个层的数据执行擦除操作的同时，利用通道的空闲时间，根据所述安全擦除命令向固态硬盘的各个层执行数据写操作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在对每个层的数据执行擦除操作的同时，利用通道的空闲时间，根据所述安全擦除命令向固态硬盘的各个层执行数据写操作包括：

在完成对一个面的擦除操作之前，至少对所属于该面的一个块写入一个页的数据；

在完成对一个面的擦除操作之后，将之前写入的一个页的数据复制回copy_back该页所属块的其他页中，在该块的数据写满后，将该块的数据copy_back到该块所属面的其他块中。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

所述安全擦除命令携带预置的特定数据，所述根据所述安全擦除命令对固态硬盘的各个层执行数据写操作包括：在固态硬盘的各个层中写入所述特定数据；

或者，

所述安全擦除命令携带预置的特定数据的属性，所述根据所述安全擦除命令对固态硬盘的各个层执行数据写操作包括：根据所述特定数据的属性确定特定数据，固态硬盘的各个层中写入所述确定的特定数据。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括：

获取安全擦除等级，所述安全擦除等级指示对固态硬盘进行全盘擦除的重复次数；

根据安全擦除等级的指示对固态硬盘进行全盘擦除。

5.一种硬盘控制装置，其特征在于，包括：

接收单元，用于接收主机下发的安全擦除命令；

擦除操作单元，用于根据所述接收单元接收到的安全擦除命令并行下发两面擦除命令给固态硬盘每个通道中的每个层以执行擦除操作，所述擦除操作为以每相邻的两个面为单位依次对每个层的数据进行擦除；

写操作单元为第二写操作模块；

第二写操作模块，用于在擦除操作单元对每个层的数据执行擦除操作的同时，利用通道的空闲时间，根据所述安全擦除命令向固态硬盘的各个层执行数据写操作。

6.根据权利要求5所述的硬盘控制装置，其特征在于，所述写操作单元包括：

第一写入单元，用于在擦除操作单元完成对一个面的擦除操作之前，至少对所属于该面的一个块写入一个页的数据；

第二写入单元，用于在擦除操作单元完成对一个面的擦除操作之后，将之前第一写入单元写入的一个页的数据复制回copy_back该页所属块的其他页中，在该块的数据写满后，将该块的数据copy_back到该块所属面的其他块中。

7.根据权利要求5或6所述的硬盘控制装置，其特征在于，还包括：

获取单元，用于获取安全擦除等级，所述安全擦除等级指示对固态硬盘进行全盘擦除的重复次数；

所述擦除操作单元，还用于根据获取单元获取到的安全擦除等级的指示对固态硬盘进行全盘擦除。

8.一种固态硬盘，其特征在于，包括权利要求5至7中的任意一种硬盘控制装置。

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