CN108614744A - 基于NAND flash的掉电保护方法和装置 - Google Patents

基于NAND flash的掉电保护方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种基于NAND flash的掉电保护方法，所述NAND flash包括MLC块和SLC块，所述MLC块的数据页包括MSB页和与其对应的LSB页，所述方法包括：执行对MLC块的写命令第一个写动作之前，判断当前待写数据页是否为MSB页；当判断出所述当前待写数据页是MSB页时，将所述当前待写数据页对应的LSB页的数据备份到SLC块中；执行对MLC块的写命令最后一个写动作之后，判断写入的最后一页是否为MSB页；当判断出所述写入的最后一页是MSB页时，将所述写入的最后一页对应的LSB页的数据备份到所述SLC块中。本发明实施例解决了MSB页因掉电而引起的LSB页读错误的问题，实现了保证LSB数据不受损坏，降低了数据存储过程中的出错概率。

Description

基于NAND flash的掉电保护方法和装置
技术领域
本发明实施例涉及存储器技术，尤其涉及一种基于NAND flash的掉电保护方法和装置。
背景技术
EMMC(Embedded Multi Media Card)是嵌入式多媒体卡，是MMC协会订立的、主要针对手机或平板电脑等产品的内嵌式存储器标准规格。EMMC在封装中集成了一个控制器，它提供标准接口并管理闪存，使得手机厂商能专注于产品开发的其他部分，并缩短向市场推出产品的时间。NAND flash是Flash内存的一种，属于非易失性存储设备。
对于基于NAND flash的EMMC产品，其NAND flash中的数据块可以有两种类型，一种是MLC(multi-level cell，多层单元)，一种是SLC(single-level cell,单层单元)。其中，MLC块包含多个MSB(Most significant bit，最高有效位)页(对应Upper page，慢页)和多个对应的LSB(Least significant bit，最低有效位)页(对应Lower page，快页)。而对于MLC块，如果其MSB页在写的过程中掉电，则对应的LSB页很有可能出现不可纠正的读错误。按照EMMC协议，掉电发生时正在写入的数据允许恢复为旧数据，但已完成写命令的数据要确保正确。因此，当MSB页在写的过程中掉电，需要及时进行掉电保护。
发明内容
本发明实施例提供一种基于NAND flash的掉电保护方法和装置，以解决因MSB页在写的过程中掉电而引起的LSB页读错误的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种基于NAND flash的掉电保护方法，所述NANDflash包括MLC块和SLC块，所述MLC块的数据页包括MSB页和与其对应的LSB页，所述方法包括：
执行对MLC块的写命令第一个写动作之前，判断当前待写数据页是否为MSB页；
当判断出所述当前待写数据页是MSB页时，将所述当前待写数据页对应的LSB页的数据备份到SLC块中；
执行对MLC块的写命令最后一个写动作之后，判断写入的最后一页是否为MSB页；
当判断出所述写入的最后一页是MSB页时，将所述写入的最后一页对应的LSB页的数据备份到所述SLC块中。
进一步的，所述方法还包括：
在所述将当前待写数据页对应的LSB页的数据备份到SLC块中之后，在所述当前待写数据页对应的LSB页中写入已备份标记，并记录所述当前待写数据页对应的LSB页与所述SLC块的数据存储位置的映射关系；以及
在所述将写入的最后一页对应的LSB页的数据备份到所述SLC块中之后，在所述写入的最后一页对应的LSB页中写入已备份标记，并记录所述写入的最后一页对应的LSB页与所述SLC块的数据存储位置的映射关系。
第二方面，本发明实施例还提供了一种基于NAND flash的掉电保护装置，所述NAND flash包括MLC块和SLC块，所述MLC块的数据页包括MSB页和与其对应的LSB页，所述装置包括：
第一判断模块，用于在对MLC块执行写命令第一个写动作之前，判断当前待写数据页是否为MSB页；
第一备份模块，用于当第一判断模块判断出所述当前待写数据页是MSB页时，将所述当前待写数据页对应的LSB页的数据备份到SLC块中；
第二判断模块，用于在完成对MLC块的写命令最后一个写动作之后，判断写入的最后一页是否为MSB页；
第二备份模块，用于当第二判断模块判断出所述写入的最后一页是MSB页时，将所述写入的最后一页对应的LSB页的数据备份到所述SLC块中。
进一步的，所述装置还包括：
第一映射关系记录模块，用于在第一保存模块将所述当前待写数据页对应的LSB页的数据保存到所述SLC块中之后，记录所述当前待写数据页对应的LSB页与所述SLC块的数据存储位置的映射关系；
第二映射关系记录模块，用于在第二保存模块将所述写入的最后一页对应的LSB页的数据保存到所述SLC块中之后，记录所述写入的最后一页对应的LSB页与所述SLC块的数据存储位置的映射关系。
本发明实施例通过在对执行MLC块的写命令前后，分别判断当前待写数据页和写入的最后一页是否为MSB页，若是，将MSB页对应的LSB页的数据备份到SLC块中，即在执行MLC块的写命令前后对MSB页对应的LSB页进行数据备份，解决了MSB页因掉电而引起的LSB页读错误的问题，实现了保证LSB数据不受损坏，降低了数据存储过程中的出错概率。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的基于NAND flash的掉电保护方法的流程图；
图2是本发明实施例二提供的基于NAND flash的掉电保护装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的基于NAND flash的掉电保护方法的流程图，本实施例可适用于MSB页在写的过程中掉电时避免LSB页读错误的情况，该方法可以由本发明实施例提供的基于NAND flash的掉电保护装置来执行，该装置可以采用软件和/或硬件的方式实现，本发明实施例一的方法具体包括：
S110、执行对MLC块的写命令第一个写动作之前，判断当前待写数据页是否为MSB页，若是，则执行步骤S120。
本实施例中，内置NAND flash的EMMC设备，NAND flash包括MLC(Multi-LevelCell，多层存储单元)块和SLC(Single-Level Cell，单层存储单元)块，MLC块的数据页包括MSB页和与其对应的LSB页。其中，NAND flash是flash内存的一种，采用非线性宏单元模式，具有容量大、改写速度快的优势，适用于大数据存储，因而被广泛应用。MLC具有容量大、成本低和存储速度慢的特点；SLC具有成本高、容量小和存储速度快的特点。MLC的每个单元是2bit，是SLC的两倍，但是每个MLC中存放资料较多，结构相对复杂，出错率高，MLC的性能弱于SLC。在二进制数中，MSB是最高有效位，位于二进制数的最左侧，LSB与MSB相反，是二进制数中的最低有效位，位于二进制数的最右侧。示例性的，NAND flash最初始的状态是“11”，在此状态下，左边的1是MSB，右边的1是LSB，所以，对NAND flash进行Program(编程)的过程，就是将“11”中的MSB或者LSB或者二者Program为“0”或者继续保持“1”的状态，由此，存储单元其实有四种状态，四种状态分布对应不同的存储单元电压值。把MSB和LSB一个物理存储单元上的两个bit分别映射到两个不同的page(数据页)上，那么，LSB对应的page就是Lower page，MSB对应的page就是Upper page。
按照EMMC协议，掉电发生时正在写入的数据允许恢复为旧数据，但已完成写命令的数据要确保正确。对于MLC块，如果其MSB页在写的过程中掉电，则对应的LSB页很有可能出现不可纠正的读错误。因此，当MSB页在写的过程中掉电，需要及时进行掉电保护。
本实施例中，在对MLC块的写操作中，每个MSB页对应一个LSB页，他们一起称为pair page(一对数据页)，在写的过程中，LSB页与MSB页间隔着进行写操作，在对MLC块的写命令第一个写动作之前，确定当前的待写数据页是否为MSB页。
S120、将当前待写数据页对应的LSB页的数据备份到SLC块中。
当确定对MLC块的写命令第一个写动作之前，当前的待写数据页是MSB页时，将当前待写数据页对应的LSB页的数据备份到SLC块中。由于MLC块中如果其MSB页在写的过程中掉电，则对应的LSB页很有可能出现不可纠正的读错误，而SLC块没有与上述MLC块相同的问题，数据稳定。
本实施例中，在执行对MLC块的写命令第一个写动作之前，将当前待写数据页对应的LSB页的数据备份到SLC块中，当MLC块中数据出现错误时，可从SLC块中获取正确数据，避免了MLC块的写命令第一个写动作之前，MSB页因掉电而引起的LSB页读错误的问题，实现了保证LSB数据不受损坏，降低了数据存储过程中的出错概率。
S130、执行对MLC块的写命令最后一个写动作之后，判断写入的最后一页是否为MSB页，若是则执行步骤S140。
本实施例中，根据该MSB块中对应的LSB是否备份到SLC块，判断出写操作是否完成，若写命令未完成，在最后写入的MSB页掉电，则不会进行备份。那么在恢复用电后，NANDflash可以根据是否已备份来采取相应的措施，保证已完成写命令的数据正确。
本实施例中，在对执行对MLC块的写命令最后一个写动作之后，判断写入的最后一页是否为MSB页，若写入的最后一页是MSB页，则需要备份LSB数据，若写入的最后一页是LSB页，则不备份。
S140、将写入的最后一页对应的LSB页的数据备份到SLC块中。
本实施例中，若执行对MLC块的写命令最后一个写动作之后，确定写入的最后一页是MSB页时，将写入的最后一页对应的LSB页的数据备份到SLC块中，避免写入的最后一页对应的LSB页的数据因掉电导致LSB页读错误的问题。
本实施例的技术方案通过在对执行MLC块的写命令前后，分别判断当前待写数据页和写入的最后一页是否为MSB页，若是，将MSB页对应的LSB页的数据备份到SLC块中，即在执行MLC块的写命令前后对MSB页对应的LSB页进行数据备份，解决了MSB页因掉电而引起的LSB页读错误的问题，实现了保证LSB数据不受损坏，降低了数据存储过程中的出错概率。
在上述实施例的基础上，在步骤S120之后，方法还可以包括：
在当前待写数据页对应的LSB页中写入已备份标记，并记录当前待写数据页对应的LSB页与SLC块的数据存储位置的映射关系。
以及在步骤S140之后，方法还可以包括：
在写入的最后一页对应的LSB页中写入已备份标记，并记录写入的最后一页对应的LSB页与SLC块的数据存储位置的映射关系。
本实施例中，将当前待写MSB页或者写入的最后一个MSB页对应的LSB页的数据备份到SLC块之后，在LSB页中写入已备份标记，并记录MSB页对应的LSB页与SLC块的数据存储位置的映射关系，在恢复用电后，便于NAND flash根据LSB页中的备份标记与LSB页与SLC块的数据存储位置的映射关系快速获取SLC块中备份的LSB页数据。
需要说明的是，可将MSB页对应的LSB页与SLC块的数据存储位置的映射关系存储于NAND flash的表块中，其中，表块指的是用于存储管理数据的数据块。示例性的，表块可存储NAND flash所存储用户数据对应的的管理数据，例如映射关系、数据块的擦除次数、数据搬移的源地址和目的地址等。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的基于NAND flash的掉电保护装置的结构示意图，NAND flash包括MLC块和SLC块，MLC块的数据页包括MSB页和与其对应的LSB页，该装置适用于执行本发明实施例一提供的基于NAND flash的掉电保护方法，装置具体可以包括：
第一判断模块210，用于在对MLC块执行写命令第一个写动作之前，判断当前待写数据页是否为MSB页；
第一备份模块220，用于当第一判断模块判断出当前待写数据页是MSB页时，将当前待写数据页对应的LSB页的数据备份到SLC块中；
第二判断模块230，用于在完成对MLC块的写命令最后一个写动作之后，判断写入的最后一页是否为MSB页；
第二备份模块240，用于当第二判断模块判断出写入的最后一页是MSB页时，将写入的最后一页对应的LSB页的数据备份到SLC块中。
优选的，装置还包括：
第一映射关系记录模块250，用于在第一保存模块将当前待写数据页对应的LSB页的数据保存到SLC块中之后，记录当前待写数据页对应的LSB页与SLC块的数据存储位置的映射关系；
第二映射关系记录模块260，用于在第二保存模块将写入的最后一页对应的LSB页的数据保存到SLC块中之后，记录写入的最后一页对应的LSB页与SLC块的数据存储位置的映射关系。
本发明实施例提供的基于NAND flash的掉电保护装置可执行本发明任意实施例提供的基于NAND flash的掉电保护方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (4)

1.一种基于NAND flash的掉电保护方法，所述NAND flash包括MLC块和SLC块，所述MLC块的数据页包括MSB页和与其对应的LSB页，其特征在于，所述方法包括：
执行对MLC块的写命令第一个写动作之前，判断当前待写数据页是否为MSB页；
当判断出所述当前待写数据页是MSB页时，将所述当前待写数据页对应的LSB页的数据备份到SLC块中；
执行对MLC块的写命令最后一个写动作之后，判断写入的最后一页是否为MSB页；
当判断出所述写入的最后一页是MSB页时，将所述写入的最后一页对应的LSB页的数据备份到所述SLC块中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述将当前待写数据页对应的LSB页的数据备份到SLC块中之后，在所述当前待写数据页对应的LSB页中写入已备份标记，并记录所述当前待写数据页对应的LSB页与所述SLC块的数据存储位置的映射关系；以及
在所述将写入的最后一页对应的LSB页的数据备份到所述SLC块中之后，在所述写入的最后一页对应的LSB页中写入已备份标记，并记录所述写入的最后一页对应的LSB页与所述SLC块的数据存储位置的映射关系。
3.一种基于NAND flash的掉电保护装置，所述NAND flash包括MLC块和SLC块，所述MLC块的数据页包括MSB页和与其对应的LSB页，其特征在于，所述装置包括：
第一判断模块，用于在对MLC块执行写命令第一个写动作之前，判断当前待写数据页是否为MSB页；
第一备份模块，用于当第一判断模块判断出所述当前待写数据页是MSB页时，将所述当前待写数据页对应的LSB页的数据备份到SLC块中；
第二判断模块，用于在完成对MLC块的写命令最后一个写动作之后，判断写入的最后一页是否为MSB页；
第二备份模块，用于当第二判断模块判断出所述写入的最后一页是MSB页时，将所述写入的最后一页对应的LSB页的数据备份到所述SLC块中。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第一映射关系记录模块，用于在第一保存模块将所述当前待写数据页对应的LSB页的数据保存到所述SLC块中之后，记录所述当前待写数据页对应的LSB页与所述SLC块的数据存储位置的映射关系；
第二映射关系记录模块，用于在第二保存模块将所述写入的最后一页对应的LSB页的数据保存到所述SLC块中之后，记录所述写入的最后一页对应的LSB页与所述SLC块的数据存储位置的映射关系。
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