CN107506138A - 一种固态硬盘提升寿命的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种固态硬盘提升寿命的方法，其特征在于在量产阶段完成自检并进行系统数据的格式化后，将所有空闲的区域采用无效的随机数进行填充，并标志对应的填充物理块为垃圾块；在运行时刻当需要分配填充了无效的随机数的物理块用以承接新数据写入时，再实时擦除该物理块后再写入新数据。通过改进后的方法，由于总是在数据写入时候才对NAND进行擦除，或者只是保持一小部分的物理块提前进行擦除，所以有效地杜绝或降低了NAND物理块处于Erase State的可能性，实现了提高固态硬盘寿命的目的。

Description

一种固态硬盘提升寿命的方法
技术领域
本发明涉及存储设备控制领域，特别涉及一种固态硬盘提升寿命的方法。
背景技术
SSD(固态硬盘)已经被广泛应用于各种场合，随着工艺的演进，NAND已经从早期的2xnm,到1xnm,再到3D,cell也从早期的SLC演进为MLC,TLC。
伴随这些演进，一些NAND的错误模型也逐步增加，例如在2D/3D TLC时代，颗粒长时间处于非close状态会导致NAND的数据可靠性、Flash寿命大大降低。
图1是典型的NAND组成示意图：DIE,可独立并发操作的单元；Block,可独立擦除的单元，其内各个物理位置的数据写入后在下一次写之前必须要将整个Block擦除；Page，读写单元。
图2是页内出现错误Bit数量与擦除的关系图，在某个时刻(PE Cycle),当物理块(全部或者部分)处于Erased State时，对比物理块没有处于该状态的情形，其数据错误率在同等条件下会有显著上升，而且该问题一旦发生过会在其整个生命周期内存在，表现为在其后的PE Cycle内错误bit数持续较高。
发明内容
针对以上缺陷，本发明目的是如何降低空闲区域处于Erase状态，进而引起所在物理块出现错误bit,造成降低SSD寿命的问题。
为了解决以上问题本发明提出了一种固态硬盘提升寿命的方法，其特征在于在量产阶段完成自检并进行系统数据的格式化后，将所有空闲的区域采用无效的随机数进行填充，并标志对应的填充物理块为垃圾块；在运行时刻当需要分配填充了无效的随机数的物理块用以承接新数据写入时，再实时擦除该物理块后再写入新数据。
所述的固态硬盘提升寿命的方法，其特征在于在垃圾回收程序中，在完成将待回收物理块的有效数据的搬移后，不对回收的物理块进行擦除操作，只是将该物理块标志为垃圾块。
所述的固态硬盘提升寿命的方法，其特征在于固态硬盘控制器增加部分预擦除操作，动态维持10～20％的垃圾块在分配使用时主动先进行擦除操作，运行时刻需要分配存储单元时，预先从已擦除的物理块中进行空间分配。
本发明通过改进后的方法，由于总是在数据写入时候才对NAND进行擦除，或者只是保持一小部分的物理块提前进行擦除，所以有效地杜绝或降低了NAND物理块处于EraseState的可能性，实现了提高固态硬盘寿命的目的。
附图说明
图1是典型的NAND组成示意图；
图2是页内出现错误Bit数量与擦除的关系图；
图3是典型的SSD量产以及运行时刻物理块的管理策略；
图4是改进后的SSD量产以及运行时刻物理块的管理策略。
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。
图3是典型的SSD量产以及运行时刻物理块的管理策略：
量产阶段：做完前置的自检后，进行系统数据的Format,也就是低格；低格完后，擦除所有物理块，保障所有物理块在后续主机写入时保持为Empty状态。
运行时刻：
伴随着垃圾回收以及主机复写，系统中原先包含有效数据的物理块逐步变成了垃圾块；SSD固件会把对应的物理块擦除成空白块；保持为Erase状态，直到后续的写入需要重新分配物理块；分配该物理块，写入新的数据；
在如上的实现下，当量产完或者在运行态时，系统中有很高的概率存在批量的Block处于Erase状态。而在实际场景中，无论是系统整机厂商或者是终端用户，SSD可能长时间处于闲置状态。在该情形下，会导致此类型的物理块在后续的使用中错误bit数增加，进而降低了SSD寿命。
图4是改进后的SSD量产以及运行时刻物理块的管理策略。量产阶段在原先基础上，做完低格后，将所有物理块使用无效的随机数据填充。标志对应的填充物理块为垃圾块；后续在运行时刻，当需要分配该物理块用以承接新数据写入时，实时擦除该物理块后再继续数据写入。同时在运行时刻：针对垃圾块不再预先擦除，保持为填充状态，记录该物理块为垃圾块，可用于后续新数据的写入；随着数据的写入，空白块逐步消耗完；系统分配该物理块承接新数据写入，实时擦除该物理块后再继续数据写入；通过改进后的方法，由于总是在数据写入时候才对NAND进行擦除，所以有效地杜绝了NAND物理块处于Erase State的可能性。
考虑在某些应用场合，对NAND写入的响应时间要求较高，在实际应用中也可以做个折中。固态硬盘控制器增加部分预擦除操作，动态维持10～20％的垃圾块在分配使用时主动先进行擦除操作，运行时刻需要分配存储单元时，预先从已擦除的物理块中进行空间分配。因此保证大部分的空闲物理块都不会长时间处于Erase State状态，同时又克服了NAND写入时才擦除操作带来的响应延时的问题。
以上所揭露的仅为本发明一种实施例而已，当然不能以此来限定本之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims (3)

1.一种固态硬盘提升寿命的方法，其特征在于在量产阶段完成自检并进行系统数据的格式化后，将所有空闲的区域采用无效的随机数进行填充，并标志对应的填充物理块为垃圾块；在运行时刻当需要分配填充了无效的随机数的物理块用以承接新数据写入时，再实时擦除该物理块后再写入新数据。
2.根据权利要求1所述的固态硬盘提升寿命的方法，其特征在于在垃圾回收程序中，在完成将待回收物理块的有效数据的搬移后，不对回收的物理块进行擦除操作，只是将该物理块标志为垃圾块。
3.根据权利要求2所述的固态硬盘提升寿命的方法，其特征在于固态硬盘控制器增加部分预擦除操作，动态维持10～20％的垃圾块在分配使用时主动先进行擦除操作，运行时刻需要分配存储单元时，预先从已擦除的物理块中进行空间分配。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110275596A (zh) * 2019-06-20 2019-09-24 深圳忆联信息系统有限公司 基于固态硬盘的上电初始化加速方法、装置和计算机设备
CN110515537A (zh) * 2019-06-27 2019-11-29 鸿秦（北京）科技有限公司 一种延长固态硬盘寿命的方法
CN110534151A (zh) * 2018-05-24 2019-12-03 深圳忆联信息系统有限公司 实现写入前擦除的方法、装置、计算机设备及存储介质
CN111078122A (zh) * 2018-10-18 2020-04-28 阿里巴巴集团控股有限公司 数据处理方法、装置和设备
CN114063906A (zh) * 2021-10-15 2022-02-18 北京得瑞领新科技有限公司 Nand闪存中物理块的管理方法、装置及ssd设备
CN114415963A (zh) * 2021-12-03 2022-04-29 武汉深之度科技有限公司 一种硬盘数据清理方法、装置及计算设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101646993A (zh) * 2006-12-06 2010-02-10 弗森多系统公司（dba弗森-艾奥） 恢复固态存储器内的存储空间的装置、系统和方法
CN102750226A (zh) * 2011-02-28 2012-10-24 苹果公司 具有非易失性存储器的系统的高效缓冲
CN103049058A (zh) * 2006-12-06 2013-04-17 弗森-艾奥公司 使用空数据令牌指令管理存储设备中的数据的装置、系统和方法
CN103914397A (zh) * 2013-01-09 2014-07-09 深圳市江波龙电子有限公司 闪存存储设备及其管理方法
CN106557283A (zh) * 2016-11-16 2017-04-05 郑州云海信息技术有限公司 一种固态硬盘自毁方法及装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101646993A (zh) * 2006-12-06 2010-02-10 弗森多系统公司（dba弗森-艾奥） 恢复固态存储器内的存储空间的装置、系统和方法
CN103049058A (zh) * 2006-12-06 2013-04-17 弗森-艾奥公司 使用空数据令牌指令管理存储设备中的数据的装置、系统和方法
CN102750226A (zh) * 2011-02-28 2012-10-24 苹果公司 具有非易失性存储器的系统的高效缓冲
CN103914397A (zh) * 2013-01-09 2014-07-09 深圳市江波龙电子有限公司 闪存存储设备及其管理方法
CN106557283A (zh) * 2016-11-16 2017-04-05 郑州云海信息技术有限公司 一种固态硬盘自毁方法及装置

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110534151A (zh) * 2018-05-24 2019-12-03 深圳忆联信息系统有限公司 实现写入前擦除的方法、装置、计算机设备及存储介质
CN110534151B (zh) * 2018-05-24 2021-06-08 深圳忆联信息系统有限公司 实现写入前擦除的方法、装置、计算机设备及存储介质
CN111078122A (zh) * 2018-10-18 2020-04-28 阿里巴巴集团控股有限公司 数据处理方法、装置和设备
CN111078122B (zh) * 2018-10-18 2024-01-12 阿里巴巴集团控股有限公司 数据处理方法、装置和设备
CN110275596A (zh) * 2019-06-20 2019-09-24 深圳忆联信息系统有限公司 基于固态硬盘的上电初始化加速方法、装置和计算机设备
CN110515537A (zh) * 2019-06-27 2019-11-29 鸿秦（北京）科技有限公司 一种延长固态硬盘寿命的方法
CN114063906A (zh) * 2021-10-15 2022-02-18 北京得瑞领新科技有限公司 Nand闪存中物理块的管理方法、装置及ssd设备
CN114415963A (zh) * 2021-12-03 2022-04-29 武汉深之度科技有限公司 一种硬盘数据清理方法、装置及计算设备
CN114415963B (zh) * 2021-12-03 2023-09-19 武汉深之度科技有限公司 一种硬盘数据清理方法、装置及计算设备

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