CN102033794A - 一种flash固态盘数据冗余保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数据存储技术领域，尤其是涉及一种FLASH固态盘数据冗余保护方法，包括数据存储过程、数据读取过程和数据恢复过程；通过数据并行操作、数据冗余保护及数据恢复的方法，解决了现有技术中存在的问题。本发明的有益效果是：本发明提供的高可靠性、高速的FLASH固态盘数据冗余保护方法，为FLASH固态盘存储数据提供了极高的可靠性，即使在同一区域内1个至m个的FLASH通道的芯片损坏，也能够保证存储数据的完整性；在保证高可靠性的同时，以m通道并行读写和“零开销”的冗余机制，极大的提高了FLASH固态盘的读写速度。

Description

一种FLASH固态盘数据冗余保护方法

技术领域

本发明涉及数据存储技术领域，尤其是涉及一种FLASH固态盘数据冗余保护方法。

背景技术

随着固态盘成本的降低，固态盘的使用范围越来越广，固态盘替代传统的硬盘已经慢慢成为趋势。传统的硬盘的数据可靠性完全依赖于盘片、磁头和电路的可靠性，基本上只要盘片损坏或者磁头损坏，则数据将很难恢复。而普通固态盘由多组FLASH芯片组组成，为了实现数据的管理，FLASH芯片都会按通道的方式进行排列，FLASH芯片分成n个通道，从接口进来的数据按数据块的方式在控制器的控制之下，经过缓存后再通过数据分配电路先把的一块数据分配到FLASH存储通道1进行存储，下一块数据再分配到FLASH存储通道2进行存储，第n块数据分配到FLASH存储通道n进行存储，依次循环往返。这些数据块在FLASH存储通道中的块地址信息将形成文件分配表。反之在进行读取操作的时候，将根据文件分配表读取所需的数据。当某一块FLASH芯片发生损坏后，则该芯片存储的信息将无法读取，数据的完整性显然收到破坏，从而造成用户数据丢失，将会给用户造成无法估量的损失。

发明内容

本发明为克服上述的不足之处，目的在于针对传统的FLASH固态盘，提供了高可靠性、高速的FLASH固态盘数据冗余保护方法，通过数据并行操作、数据冗余保护及数据恢复的方法，解决了现有技术中存在的问题。

本发明是通过以下技术方案达到上述目的：

一种FLASH固态盘数据冗余保护方法，包括数据存储过程、数据读取过程和数据恢复过程；

数据存储过程包括以下步骤：

1）将FLASH芯片分成2个对等的互为冗余的区域，每片区域各有m个FLASH通道，分别编号为0至（m-1）；

2）设定FLASH通道每次读写操作的最小单元记为数据块；

3）从接口进来的数据经过控制器的数据重新组织，划分成m个数据块，分别编号为0至（m-1）)；

4）控制器将这m个数据块分别并行写入2个区域的m个FLASH通道：

0号数据块写入该区域的0号FLASH通道；

1号数据块写入该区域的1号FLASH通道；

……

（m-1）号数据块写入该区域的（m-1）号FLASH通道；

   在FLASH固态盘发生故障时，数据读取过程包括以下步骤：

1）控制器查询各个FLASH通道状态，判定故障点，假设是0号FLASH通道损坏；

2）控制器关闭该区域的访问；

3）控制器从另一区域的m个FLASH通道中，每个通道读取1个数据块，组成m个数据块；

4）控制器对读到的m个数据块进行数据重组，将其还原；

在FLASH固态盘替换了故障FLASH芯片、要进行数据恢复时，数据恢复过程包括以下步骤：

1）控制器根据地址，读取另一个区域中相对应的FLASH通道上存储的数据；

2）控制器将读取的数据写入该区域的原损坏的FLASH通道：

读取1号区域的1号FLASH通道，地址0x0000上存储的数据；然后将该数据写入0号区域的1号FLASH通道的0x0000地址；

读取1号区域的1号FLASH通道，地址0x0001上存储的数据；然后将该数据写入0号区域的1号FLASH通道的0x0001地址；

……

读取1号区域的1号FLASH通道，地址0xFFFF上存储的数据；然后将该数据写入0号区域的1号FLASH通道的0xFFFF地址。

作为优选，所述的m为500。

作为优选，所述的m为2000。

本发明的有益效果：本发明提供的高可靠性、高速的FLASH固态盘数据冗余保护方法，为FLASH固态盘存储数据提供了极高的可靠性，即使在同一区域内1个至m个的FLASH通道的芯片损坏，也能够保证存储数据的完整性；在保证高可靠性的同时，以m通道并行读写和“零开销”的冗余机制，极大的提高了FLASH固态盘的读写速度。

附图说明

 

图1：数据存储过程的示意图；

图2：故障时的数据读取过程的示意图；

图3：数据恢复过程的示意图。

具体实施方式

下面结合附图通过实施例对本发明作进一步阐述：

一种FLASH固态盘数据冗余保护方法，包括数据存储过程、数据读取过程和数据恢复过程。

如图1所示，数据存储过程包括以下步骤：

（一）将FLASH芯片分成2个对等的区域，每片区域各有m个FLASH通道；

（二）设定FLASH通道每次读写操作的最小单元，记为“数据块”；

（三）从接口进来的用户数据经过控制器的数据重新组织，划分成m个数据块；

（四）控制器将这m个数据块并行写入A0区域对应的m个FLASH通道，具体如下：

0号数据块写入FLASH通道A0_0；

1号数据块写入FLASH通道A0_1；

……

（m-1）号数据块写入FLASH通道A0_（m-1)。

（五）同时控制器也将这m个数据块并行写入A1区域对应的m个FLASH通道，具体如下：

0号数据块写入FLASH通道A1_0；

1号数据块写入FLASH通道A1_1；

……

（m-1）号数据块写入FLASH通道A1_（m-1）。

 

如图2所示，在FLASH固态盘发生故障时，数据读取过程包括以下步骤：

（一）控制器查询各个FLASH通道状态，判定故障点；

（二）假设是A0区域FLASH通道A0_1损坏，控制器关闭A0区域的访问；

（三）控制器从A1区域的m个FLASH通道中，轮流从每个通道读取1个数据块，并这m个数据块组织为一段有序的数据，具体如下：

从FLASH通道A1_0读取的数据为0号数据块；

从FLASH通道A1_1读取的数据为1号数据块；

……

从FLASH通道A1_（m-1）读取的数据为（m-1）号数据块。

（四）控制器对读到的m个数据块进行数据重新组织，将其还原为用户数据。

如图3所示，在FLASH固态盘替换了故障FLASH芯片、要进行数据恢复时，以0号区域的FLASH通道A0_1为例，数据恢复过程包括以下步骤：

（一）控制器根据地址，读取A1区域中相对应的FLASH通道上存储的数据，即FLASH通道A1_1上存储的数据；

（二）控制器将读取的数据写入A0区域的FLASH通道A0_1，具体如下：

读取FLASH通道A1_1、地址0x0000上存储的数据；然后将该数据写入FLASH通道A0_1的0x0000地址；

读取FLASH通道A1_1、地址0x0001上存储的数据；然后将该数据写入FLASH通道A0_1的0x0001地址；

……

读取FLASH通道A1_1、地址0xFFFF上存储的数据；然后将该数据写入FLASH通道A0_1的0xFFFF地址。

此处的m的值可为500或为2000。

为了解决FLASH固态盘中由于FLASH芯片故障造成的数据丢失问题，提高数据存储的可靠性，本发明提出了将FLASH芯片分为互为冗余的两个区域，在存储数据时同时写入两个区域，在发生故障时将完整的用户数据从其中一个完好区域读出，并能根据完好区域快速恢复损坏区域的方法。

将FLASH固态盘上的FLASH通道分为对等的2个对等的区域，每个区域各有m个FLASH通道。按照并行系数m，控制器对接口进来的用户数据进行重新组织，划分成m个数据块，然后并行写入两个区域中对应的m个FLASH通道：0号数据块写入两个区域的0号FLASH通道、1号数据块写入两个区域的1号FLASH通道、……（m-1）号数据块写入两个区域的（m-1）号FLASH通道。存储的数据在两个区域中互为冗余。

当用户读取数据时，如果此时FLASH通道均没有故障，则控制器关闭0号区域的访问，从1号区域的m个FLASH通道中并行读取数据，经控制器重新组织后输出给用户。如果此时一个区域有若干FLASH通道故障，则控制器关闭对这个区域的访问，从另一个完好区域的m个FLASH通道中并行读取数据，经控制器重新组织后输出给用户，从而保证用户数据的正确性。

当故障通道进行替换后，需要恢复完整的用户数据时，控制器从另一个区域的对应FLASH通道上，按照地址顺序读取数据，然后写入需要被恢复的FLASH通道，恢复原故障通道的数据。

本发明采用两个区域互为冗余的机制进行数据保护，能够很大限度的提高数据的可靠性，即使同个区域内的多个FLASH通道故障时也能输出正确数据；而且在实现数据恢复时基本上没有增加额外开销，是很高效的实现方式。同时采用了m通道并行读写，极大的提高了读写速度。

以上的所述乃是本发明的具体实施例及所运用的技术原理，若依本发明的构想所作的改变，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，仍应属本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种FLASH固态盘数据冗余保护方法，其特征在于，包括数据存储过程、数据读取过程和数据恢复过程；

数据存储过程包括以下步骤：

1）将FLASH芯片分成2个对等的互为冗余的区域，每片区域各有m个FLASH通道，分别编号为0至（m-1）；

2）设定FLASH通道每次读写操作的最小单元记为数据块；

3）从接口进来的数据经过控制器的数据重新组织，划分成m个数据块，分别编号为0至（m-1）)；

4）控制器将这m个数据块分别并行写入2个区域的m个FLASH通道：

0号数据块写入该区域的0号FLASH通道；

1号数据块写入该区域的1号FLASH通道；

……

（m-1）号数据块写入该区域的（m-1）号FLASH通道；

   在FLASH固态盘发生故障时，数据读取过程包括以下步骤：

1）控制器查询各个FLASH通道状态，判定故障点，假设是0号FLASH通道损坏；

2）控制器关闭该区域的访问；

3）控制器从另一区域的m个FLASH通道中，每个通道读取1个数据块，组成m个数据块；

4）控制器对读到的m个数据块进行数据重组，将其还原；

在FLASH固态盘替换了故障FLASH芯片、要进行数据恢复时，数据恢复过程包括以下步骤：

1）控制器根据地址，读取另一个区域中相对应的FLASH通道上存储的数据；

2）控制器将读取的数据写入该区域的原损坏的FLASH通道：

读取1号区域的1号FLASH通道，地址0x0000上存储的数据；然后将该数据写入0号区域的1号FLASH通道的0x0000地址；

读取1号区域的1号FLASH通道，地址0x0001上存储的数据；然后将该数据写入0号区域的1号FLASH通道的0x0001地址；

……

读取1号区域的1号FLASH通道，地址0xFFFF上存储的数据；然后将该数据写入0号区域的1号FLASH通道的0xFFFF地址。

2.根据权利要求1所述的一种FLASH固态盘数据冗余保护方法，其特征在于所述的m为500。

3.根据权利要求1所述的一种FLASH固态盘数据冗余保护方法，其特征在于所述的m为2000。

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