CN105335097B - 基于剩余授权在闪存设备之间控制磨损 - Google Patents

Abstract

一种方法包括为系统中多个闪存设备的每一个标识产品授权，其中所述产品授权包括最大写操作次数和最大使用年限，追踪向每一个闪存设备执行的写操作次数和每个闪存设备的使用年限。所述方法进一步包括为每个闪存设备确定所述产品授权中剩余写操作次数比例，其被确定为到所述闪存设备达到所述产品授权标识的最大写操作次数为止还剩余的写操作次数除以到所述闪存达到所述产品授权标识的最大使用年限为止还剩余的时间总数。所述方法使得数据被写入具有产品授权中剩余写操作次数比例最大的闪存设备。

Description

基于剩余授权在闪存设备之间控制磨损

技术领域

本发明涉及在多个闪存设备之间分配数据写操作的方法。

背景技术

闪存是用于高速和高密度数据存储解决方案的非易失计算机可读存储媒介的一种形式。然而，闪存设备内的闪存单元在许多次的写循环之后会经历磨损。许多闪存厂商会将他们的闪存设备的写循环次数或类似的使用参数设定为给定数值。

闪存设备典型的包括本地控制器用于处理所述闪存的读写操作。所述本地 控制器可以使用磨损定级算法以在所述闪存设备内所有存储单元块之间分配写操作。这样的磨损定级保证所述存储单元块以大致相同的比率磨损，而不是某些存储单元块使用过度而另外的存储单元块却未充分使用。

发明内容

本发明的一个实施例提供一种方法，包括为系统内多个闪存设备的每一个标识产品授权，其中所述产品授权包括最大写操作次数和最大使用年限，跟踪每个闪存设备已经执行的写操作次数和每个闪存设备的使用年限。所述方法进一步包括为每个闪存设备确定产品授权中剩余的写操作次数比例，其中所述产品授权中剩余的写操作次数比例被确定为到所述闪存设备达到所述产品授权标识的最大写操作次数为止还剩余的写操作的次数除以到所述闪存设备达到所述产品授权标识的最大使用年限为止还剩余的时间。所述方法使得数据被写入具有产品授权中剩余写操作次数比例最大的闪存设备。

附图说明

图1是包括管理为多个闪存设备分配写操作的控制器的系统框图。

图2是由为系统中每个闪存设备确定在所述授权中剩余写操作次数比例的控制器维护的假设表（hypothetical table）。

图3是由确定授权中剩余天数最少的闪存设备的控制器维护的假设表。

图4是根据本发明一个实施例的方法的流程图。

具体实施例

本发明的一个实施例提供一种方法，包括为系统内多个闪存设备的每一个标识产品授权，其中所述产品授权包括最大写操作次数和最大使用年限，跟踪每个闪存设备已经执行的写操作次数和每个闪存设备的使用年限。所述方法进一步包括为每个闪存设备确定产品授权中剩余的写操作次数比例，其中所述产品授权中剩余的写操作次数比例被确定为到所述闪存设备达到所述产品授权标识的最大写操作次数为止还剩余的写操作的次数除以到所述闪存设备达到所述产品授权标识的产品年限为止还剩余的时间。所述方法使得数据被写入产品授权中剩余写操作次数比例最大的闪存设备。

所述为每个闪存设备确定产品授权中剩余写操作次数比例的步骤，例如，可以由与所述多个闪存设备通信的计算机操作系统，由耦合到所述多个闪存设备的控制器或某些设备的组合来执行。

所述产品授权可以作为数据文件从独立的闪存设备获得或从在线的产品授权信息源下载。用户可以手工将产品授权输入图形用户界面到执行所述方法的控制器或操作系统。

追踪每个闪存设备已经执行的写操作次数和每个闪存设备的使用年限可以由执行所述方法的控制器或操作系统来执行。可替代的，所述追踪可以由那些独立的闪存设备执行，然后所述控制器或操作系统从每个所述闪存设备获得最总数据的更新。

在本发明的一个可选方面，所述方法可以进一步包括识别出所述闪存设备中到所述产品授权标识的所述产品年限为止还剩余的时间最少的那一个，增加向所识别的闪存设备写数据的比率，这样向所识别的闪存设备写操作的次数达到所述产品授权标识的最大写操作次数与所识别的闪存设备的使用年限达到所述产品授权标识的最大使用年限的时间近似相等。相应地，额外的写操作被集中到那些将要因为使用年限而超出权限的闪存设备，这样写操作的授权次数可以被先于或同步于所述闪存设备达到授权标识的最大使用年限而执行。

所述闪存设备可以采用多种形式或配置，并且系统可以包括一个或多个设备形式或配置。所述闪存设备的非限制性例子包括固态驱动，串行总线连接数据存储设备，闪存模块卡，通用串行总线（USB）闪光驱动，和硬盘驱动缓存。可选地，所述多个闪存设备可以构成一个单独逻辑存储设备。

更进一步，所述方法可以进一步包括在每个闪存设备存储磨损定级数据。磨损定级由属于独立闪存设备的一部分并且工作以使得在整个闪存中写操作的次数近似相等的本地控制器执行。相应地，所述磨损定级解决了独立闪存设备的寿命，而所述将每个闪存设备产品授权的有效利用通过使得数据被写到产品授权中剩余写操作次数比例最多的闪存设备解决。

本发明的一个实施例提供一种具有编写的程序指令的计算机可读存储介质，所述程序质量有处理器执行以使得所述处理器执行方法。所述方法包括为系统内的多个闪存设备的每一个标识产品授权，其中所述产品授权包括写操作的最大次数和最大使用年限，并且追踪每个闪存设备已经执行的写操作次数和每个闪存设备的使用年限。所述方法进一步包括为每个闪存设备确定产品授权中剩余写操作次数比例，其中所述产品授权中剩余写操作次数比例被确定为到所述闪存设备达到所述产品授权标识的最大写操作次数为止还剩余的写操作的次数除以到所述闪存设备达到所述产品授权标识的产品年限为止还剩余的时间。所述方法使得数据被写入具有产品授权中剩余写操作次数比例最大的闪存设备。

前面的计算机可读存储介质可以进一步具体实现为程序指令用于执行或初始化此处描述的方法的任何一个或多个方面。相应地，所述方法的单独描述不会在计算机可读存储介质的上下文中被重复。

图1是包含管理向多个闪存设备40分配写数据操作的控制器20的系统10的框图。所述控制器20获得或确定每个闪存设备40的产品授权22，每个产品授权包括最大写操作次数24和由所述产品授权覆盖的最大使用年限26。所述控制器20还获得或确定每个闪存设备40的产品使用数据28 ，所述产品设用数据标识在所述设备上执行的实际写操作次数30和所述设备的实际使用年限32。然后由所述控制器20执行的设备控制逻辑34使用所述产品授权22和所述产品使用数据28以便动态优化向所述闪存设备40写数据。例如，接近基于使用年限的授权的终点但是在授权中还有很多剩余写操作次数的闪存设备40被赋予更高的优先级，而距离达到基于使用年限的授权终点还有更长的时期的其他闪存设备40可被赋予较低的优先级。更进一步可选的，每个设备的写操作率被动态调整以保证两个权限同时用尽。

多个闪存设备40中的每一个可以是不同的类型和大小，但是被示意为每一个都包括本地控制器42和闪存44组成硬盘驱动46的缓存层。有或者没有硬盘驱动46，所述本地控制器42都会在所述闪存44上执行磨损定级。

如图所示，所述闪存44被作为缓存层使用以提供比所述硬盘驱动46的盘片旋转（spinning platter）更快的写访问，同样是非易失的因此任何时候掉电数据都不会丢失。更进一步，系统10可以形成单独的逻辑单元作为单独数据存储单元接收和执行写操作。

图2是可以由系统10中为每个闪存设备40确定产品授权中剩余写操作次数比例的控制器20维护的假设表50。表50包括每个闪存设备40的数据，此处以每个闪存设备1-4一排数据举例说明。对于每个所述闪存设备，表50在产品授权22中标识了最大的写操作24和最大的使用年限（天数）26。相应地，所述设备选择逻辑34可以确定所述授权中剩余写操作比例52（每天的写操作次数）。所述写操作比例可以用下面的等式确定：写操作比例=（最大写操作-已用写操作）/（最大使用年限-已用使用年限）。如图所示，所述控制器标识闪存设备3具有最高的级别54或优先权用于接收写操作，因为闪存设备3需要3949次写操作/天以便在设备达到授权中最大使用年限时授权中的写操作用尽。.尽可能的，所述控制器应该发送比别的设备更多的写操作到闪存设备3。优选地，所述控制器可以按照剩余写操作比例向闪存设备1-4发送写操作。

图3是由用于确定具有授权中最少剩余天数的闪存设备的控制器维护的假设表60。表60的前5列与图2表50的前5列相同。然而，授权中剩余天数62由设备的产品授权22中标识的最大使用年限26中减去已用年限32确定。然后级别64标识闪存设备4的授权中剩余天数最少。所述方法可选地在最后40天调整向闪存设备4的写操作次数直到它的授权期满以便在设备达到授权中标识的最大使用年前时使用了全部或大部分的剩余写操作次数。相应地，尽管闪存设备3具有 最高的剩余写操作比例52（图2），控制器应该优先向闪存设备4发送1289次写操作每天以便最大化授权的有效利用。

图4是根据本发明一个实施例的方法70的流程图。在步骤72中，系统中的多个闪存设备的每一个都被标识产品授权，其中所述产品授权包括最大写操作次数和最大使用年限。在步骤74中追踪已经向每个闪存设备执行的写操作次数和每个闪存设备的使用年限。然后步骤76为每个闪存设备确定所述产品授权中的剩余写操作次数比例，其中所述产品授权中的剩余写操作次数比例被确定为到所述闪存设备达到所述产品授权标识的最大写操作次数为止还剩余的写操作的次数除以到所述闪存达到所述产品授权标识的产品年限为止还剩余的时间。步骤78，所述方法使得数据被写入具有产品授权中剩余写操作次数比例最大的闪存设备。

本发明可以是一个系统，一个方法和/或一个计算机程序产品。所述计算机程序产品可以包括具有使得处理器执行本发明的各方面的计算机可读程序指令的计算机可读存储介质（或媒体）。

所述计算机可读存储介质可以是能够保存或存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。所述计算机可读存储介质可以是，例如但是不限于，电存储设备，磁存储设备，光存车处设备，电磁存储设备，半导体存储设备或任何前面这些的适当组合。更多所述计算机可读存储介质的特定例子的非穷举列表如下：便携计算机软盘，硬盘，随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦写程序只读存储器（EPROM或闪存），静态随机存取存储器（SRAM），便携光碟只读存储器（CD-ROM），数字多功能盘（DVD），记忆棒，软盘，机械编码设备如穿孔卡片（punch-card）或具有记录在上面的指令的插槽中升起的机构，或者任何前面这些的适当组合。此处使用的计算机可读存储介质不被解释为本来短暂的信号，例如无线电波或其他免费的传播电磁波，通过波导或其他传输媒体（如经过光纤的光脉冲）传播的电磁波，或通过线缆传输的电信号。

此处描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质中下载到对应的计算/处理设备或经过网络到外部计算机或外部存储设备，例如，通过因特网，局域网，广域网和/或无线网。所述网络可以包括铜质传输线缆，光传输纤维，无线传输，路由器，防火墙，交换机，网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备的网络适配卡或网络接口从网络接收计算机可读程序指令并将计算机可读程序指令转发存储到相应计算/处理设备内的计算机可读存储介质。

执行本发明操作的计算机可读程序指令可以是汇编指令，指令集架构（ISA）指令，机器指令，机器相关指令，微代码，固件指令，状态设备数据，或结合一种或多种程序语言编写的源代码或目标代码，包括面向对象的程序语言如Smalltalk，C++或类似的，和传统的过程语言如“C”程序语言或类似的程序语言。所述计算机可读程序指令可以全部在用户计算机上执行，或部分在用户计算机上执行，如独立软件包，部分在用户计算机上，部分在远程计算机上，或全部在远程计算机或服务器上。在后一种情景中，远程计算机可以被连接到用户计算机通过任何类型的网络，包括局域网（LAN）或广域网（WAN），或连接被执行到外部计算机（例如，通过利用因特网服务供应商的因特网）在某些实施例中，电子电路包括，例如，可编程逻辑电路，现场可编程门阵列（FPGA），或可编程逻辑阵列（PLA）可以使用所述计算机可读程序指令的状态信息执行所述计算机可读程序指令以个性化所述电子电路，以便执行本发明的各个方面。

本发明的各方面此处被描述参考流程图解和/或根据本发明实施例的方法、装置（系统）和计算机程序产品的框图。将被理解流程图解和/或框图的每一个模块，和流程图解和/或框图的多个块的组合可以由计算机可读程序指令执行。

所述计算机可读程序指令被提供给通用目的计算机，特殊目的计算机的处理器或其他可编程数据处理装置以产生机器，这样，经由所述计算机处理器或其他可编程数据处理装置执行的指令创造了执行流程图和/或框图中的模块指定的功能/行为的装置。这些计算机可读程序指令也可以被存储在能够指导计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备的计算机以特殊方式提供功能的可读存储介质中，这样具有存储在其中的指令的所述计算机可读存储介质包括具有执行流程图和/或框图中的模块指定的功能/行为的各个方面的指令的产品。

所述计算机可读程序指令还可以被下载到计算机、其他可编程处理装置或其他设备上以使得一系列的操作步骤在所述计算机、其他可编程装置或其他设备上执行来产生一个计算机执行过程，这样所述计算机、可编程装置或其他设备上执行的指令执行所述流程图和/或框图中的模块指定的功能/行为。

附图中的流程图和框图解释了根据本发明不同的实施例的系统、方法和计算机程序产品的结构、功能和可能执行的操作。在这点上，所述流程图或框图的每一个模块都可以代表一个模块、段落或具有一个或多个执行指定的逻辑功能的可执行指令的一部分指令。在某些替代的实施方式中，模块中记录的功能可以不按照附图中的顺序发生。例如，显示连续的两个模块实际上可以被基本上同时执行，或者所述模块有时可以以相反的顺序执行，这取决于涉及的功能。还注意到所述框图和/或流程图解的每个模块，和框图和/或流程图解的模块组合可以由特殊目的基于硬件的执行特殊功能或行为或实现特殊目的硬件和计算机指令的系统执行。

此处使用的术语仅仅是为了描述特定实施例的目的并没有意图用于限定本发明。如此处使用，单数“a”“an”和“the”意图也包含复数形式，除非文中清楚指出不同情况。将被进一步理解说明书中用到的术语“包括”和/或“包括”说明声明的特征、整数、步骤、操作、元素、组件和/或组的存在，但是不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件和/或组的存在和附加。术语“优选的”、“可选的”、“可以”和相似的术语被用于指示提及的条目、条件或步骤是本发明可选（不必须）的特征。

下面的权利要求中所有方法或步骤加功能元素的结构、材料、行为和等价物意图包括任何用于结合特别声明的其他声明元素而执行功能的结构、材料或行为。本发明说明书被呈现用于说明和描述的目的，而不是打算穷举或限定本发明为披露的形式。不违背本发明的范围和精神的许多修改和变化对于本领域普通技术人员来讲是显而易见的。所述实施例被选择描述是为了最好的解释本发明的原理和实际应用，并使得其他本领域普通技术人员理解本发明适合于考虑的特定使用的具有各种变化的多个实施例。

Claims (9)

1.一种基于剩余授权在闪存设备之间控制磨损的方法，包括：

为系统中多个闪存设备的每一个标识预先存在的产品授权，其中所述产品授权包括最大写操作次数和最大使用年限；

追踪向每一个闪存设备执行的写操作次数和每个闪存设备的使用年限；

为每个闪存设备确定所述产品授权中剩余写操作次数比例，其中所述产品授权中剩余写操作次数比例被确定为到所述闪存设备达到所述产品授权标识的最大写操作次数为止还剩余的写操作次数除以到所述闪存达到所述产品授权标识的最大使用年限为止还剩余的时间总数；并且

使得数据被写入产品授权中剩余写操作次数比例最大的闪存设备。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

识别具有到所述闪存达到所述产品授权标识的产品年限为止剩余时间总数最少的一个闪存设备；并且，

增加向所识别的闪存设备写数据的比率，这样向所识别的闪存设备写操作的次数达到所述产品授权标识的最大写操作次数的时间与所识别的闪存设备的使用年限达到所述产品授权标识的最大使用年限的时间近似相等。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述闪存是从固态驱动器，串行总线连接数据存储设备和闪存模块卡中选择的设备的组件。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述多个闪存设备组成单独的逻辑存储设备。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述多个闪存设备是多个硬盘驱动器的缓存。

6.如权利要求1所述的方法，其中为每个闪存设备确定所述产品授权中剩余写操作次数比例的步骤由与所述多个闪存设备通信的计算机操作系统执行。

7.如权利要求1所述的方法，其中为每个闪存设备确定所述产品授权中剩余写操作次数比例的步骤由耦合到所述多个闪存设备的控制器执行。

8.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

对存储在每个闪存设备上的数据进行磨损定级。

9.如权利要求8所述的方法，其中对存储在每个闪存设备上的数据进行磨损定级由每个闪存设备内的控制器执行。

Images