CN106681664B - 一种用于提高固态硬盘使用寿命的管理策略 - Google Patents

一种用于提高固态硬盘使用寿命的管理策略 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于提高固态硬盘使用寿命的管理策略，其特征在于：在出现页写入失败或多次读操作出现不可纠正错误的闪存页时，将该闪存页记录成坏页保存进坏页块，形成坏页表和坏块表，而对于闪存块内的其他没有错误或者瑕疵的页，仍然作为正常数据页进行使用。它能够很大程度地减少存储设备容量的损失，且不会影响固态存储设备的性能。

Description

一种用于提高固态硬盘使用寿命的管理策略
技术领域
本发明涉及固态存储技术领域，尤其涉及一种用于提高固态硬盘使用寿命的管理策略。
背景技术
随着非易失固态存储的广泛应用和被广大用户接受，固态存储设备越来越多的被应用于各种存储领域，已经取代了硬盘在存储业内的主导地位，成为被用户广泛推崇的选择。非易失固态存储有其绝对的优势，例如高性能，低功耗，体积小，容量大更好的稳定性和可靠性。然而，它也有其致命的缺陷：使用寿命。特别是随着工艺的不断进步，NAND闪存介质的使用寿命大幅度的下降，擦除或者写入次数从原来的几万次，下降到目前的500次。正因为其使用寿命的原因，使得用户在选择固态存储时不得不均衡一下使用环境，即使在固态存储的固件中会广泛使用损耗均衡算法，尽量多的提高固态存储的使用寿命，但是，这也只能在一定范围内解决这一短板。因此，如何解决固态存储的寿命问题，已经成了一个对其有很大影响的方向。
传统固态存储的固件管理策略中，当在闪存操作过程中出现擦除失败，写操作失败或者不可纠正的读操作之后，就将整个块作为坏块不再使用，这样每次出现上述这些问题，就会淘汰整个块，随着闪存的块大小越来越大，每次损失的容量也会越来越大。这样固态存储设备的保留区域也会随之减少，因此，可用来进行读写操作的闪存页也会随之减少，写放大系数变大，设备的寿命也会随之受到影响而降低。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处，而提供一种用于提高固态硬盘使用寿命的管理策略。它能够很大程度地减少存储设备容量的损失，且不会影响固态存储设备的性能。
为了实现上述目的，本发明提供了一种用于提高固态硬盘使用寿命的管理策略，其特征在于：在出现页写入失败或多次读操作出现不可纠正错误的闪存页时，将该闪存页记录成坏页保存进坏页块，形成坏页表和坏块表，而对于闪存块内的其他没有错误或者瑕疵的页，仍然作为正常数据页进行使用。
在上述技术方案的基础上，在坏块表中加入坏页链表，通过坏页链表指向需要淘汰的坏页偏移地址。
在上述技术方案的基础上，所述坏块表包括NAND物理块地址和坏页链表的函数入口，NAND物理块地址用来表明当前坏块是哪一个，坏页链表的函数入口指向坏块内的坏页偏移参数，坏页链表包括一个指针，指向下一个坏页偏移地址，当坏页链表是最后一个时，指针将指向空。
在上述技术方案的基础上，所述固态硬盘为SLC类型的存储介质，在闪存操作页出现了一些瑕疵单元，将当前页记录成坏页映射到坏页表中去。
在上述技术方案的基础上，所述固态硬盘为MLC类型的存储介质，每个单元分布于两个不同的闪存页，在进行坏页管理时，将瑕疵单元对应的两个闪存页记录成坏页映射到坏页表中去。
在上述技术方案的基础上，所述固态硬盘为TLC类型的存储介质，每个单元分布于三个不同的闪存页，在进行坏页管理时，将瑕疵单元对应的三个闪存页记录成坏页映射到坏页表中去。
本发明具有的优点如下：本发明用于提高固态硬盘使用寿命的管理策略提出一种基于闪存的坏页管理方式，对于出现页写入失败或多次读操作出现不可纠正错误的闪存页记录成坏页保存成一个坏页表，而对于块内的其他没有错误或者瑕疵的页，仍然作为正常数据页进行使用。这样每次出现有错误或者瑕疵的页时，不会将整个闪存块作为坏块淘汰不用，每次整个设备的容量只会损失一个或者少数几个页的大小，对于目前闪存块动辄几十MB来讲，能为存储设备很大程度的减少容量的损失。
同时，在坏块表中加入链表，指向需要淘汰的坏页偏移地址，并没有给固件增加多余的开销，不会影响固态存储设备的性能。
附图说明
图1为本发明的坏页链表管理示意图。
图2为SLC类型的存储介质的坏页链表管理示意图。
图3为MLC类型的存储介质的坏页链表管理示意图。
图4为TLC类型的存储介质的坏页链表管理示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它并不构成对本发明的限定，仅做举例而已。同时通过说明，本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。
如图1所示，一种用于提高固态硬盘使用寿命的管理策略，其特征在于：在出现页写入失败或多次读操作出现不可纠正错误的闪存页时，将该闪存页记录成坏页保存进坏页块，形成坏页表和坏块表，而对于闪存块内的其他没有错误或者瑕疵的页，仍然作为正常数据页进行使用。在坏块表中加入坏页链表，通过坏页链表指向需要淘汰的坏页偏移地址。其中，坏块表包括NAND物理块地址和坏页链表的函数入口，NAND物理块地址用来表明当前坏块是哪一个，坏页链表的函数入口指向坏块内的坏页偏移参数，坏页链表包括一个指针，指向下一个坏页偏移地址，当坏页链表是最后一个时，指针将指向空。
同时，对于不同工艺的闪存，当闪存操作页中出现瑕疵单元之后，这些单元不仅仅会影响它所存在的物理页，它同时也有可能会影响相邻的其他物理页，一个物理页对于不同类型的闪存也会对应一个两个或者三个闪存页，因此，需要将这些闪存页都映射到坏页表中淘汰不用。在实际应用中，将影响相邻的物理页也淘汰不用需要用两种方式实现，其一，是对介质进行实验和工艺理论分析的经验总结；其二，是固件在操作过程中，一个物理块内一次同时出现多个不在同一个NAND word line上的物理页出现UNECC的状况，就可以判断是瑕疵单元的串扰导致。
实施例一：如图2所示，固态硬盘为SLC类型的存储介质，在闪存操作页出现了一些瑕疵单元，将当前页记录成坏页保存成一个坏页表。对于SLC类型的存储介质，闪存单元只会影响当前页。
实施例二：如图3所示，固态硬盘为MLC类型的存储介质，每个单元分布于两个不同的闪存页，在进行坏页管理时，将瑕疵单元对应的两个闪存页都写入坏页表中去。对于MLC类型的存储介质，闪存单元存在高低位即MSB和LSB，分布于两个不同的闪存页，因此也会影响这些瑕疵单元的另一个位所在的页，在进行坏页管理时，将瑕疵单元对应的两个闪存页都写入坏页表中去。
实施例三：如图4所示，固态硬盘为TLC类型的存储介质，每个单元分布于三个不同的闪存页，在进行坏页管理时，将瑕疵单元对应的三个闪存页都写入坏页表中去。对于TLC类型的存储介质，每个闪存单元对应三个位，即MSB,CSB和LSB，这意味着每个单元分布于三个不同的闪存页，因此当一个闪存页在操作中遇到瑕疵单元，也必然会对另外两个页产生影响。所以，在坏页管理时，对于TLC类型的存储介质，需要把瑕疵单元对应的三个页都映射到坏页表中去。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种用于提高固态硬盘使用寿命的管理策略，其特征在于：在出现页写入失败或多次读操作出现不可纠正错误的闪存页时，将该闪存页记录成坏页保存进坏页块，形成坏页表和坏块表，而对于闪存块内的其他没有错误或者瑕疵的页，仍然作为正常数据页进行使用；
在坏块表中加入坏页链表，通过坏页链表指向需要淘汰的坏页偏移地址，所述坏块表包括NAND物理块地址和坏页链表的函数入口，NAND物理块地址用来表明当前坏块是哪一个，坏页链表的函数入口指向坏块内的坏页偏移参数，坏页链表包括一个指针，指向下一个坏页偏移地址，当坏页链表是最后一个时，指针将指向空；
所述固态硬盘为SLC类型的存储介质，在闪存操作页出现了一些瑕疵单元，将当前页记录成坏页映射到一个坏页表；
所述固态硬盘为MLC类型的存储介质，每个单元分布于两个不同的闪存页，在进行坏页管理时，将瑕疵单元对应的两个闪存页记录成坏页映射到坏页表中去；
所述固态硬盘为TLC类型的存储介质，每个单元分布于三个不同的闪存页，在进行坏页管理时，将瑕疵单元对应的三个闪存页记录成坏页映射到坏页表中去。
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