CN111078123B - 一种闪存块的磨损程度的评估方法及装置 - Google Patents

一种闪存块的磨损程度的评估方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提出一种闪存块的磨损程度的评估方法及装置。通过获取闪存块的擦除次数、错误点数以及读次数；依据擦除次数、错误点数以及读次数生成磨损程度值，同时考量了擦除次数和错误点数，又解决了读干扰带来的不良影响的问题，对每一个闪存块(block)真实耐磨程度精细评估，从而提高了磨损程度表示的准确性，并依据磨损程度值合理化的在闪存块执行读写操作，从而延长闪存设备的整体寿命。

Description

一种闪存块的磨损程度的评估方法及装置
技术领域
本发明涉及存储技术领域，具体而言，涉及一种闪存块的磨损程度的评估方法及装置和一种数据写入闪存块的方法及装置。
背景技术
随着社会的发展，对于信息存储的需求越来越大，同时闪存设备越来越普及。同时如何最大化的利用闪存设备，延长闪存设备的寿命也日渐被人们所关注。
现有的磨损均衡算法中多使用擦除次数(EC)来表示闪存设备中的块(block)已经达到的磨损程度。通常使用EC小的block承接擦写操作，进一步实现各个block的EC接近。使用EC来表示block磨损程度的方法存在一个前提，即假定了所有block在其寿命达到前所能承受的EC值相同。但由于闪存设备在实际制造过程中的某些原因，各block所能承受的最大EC值并不相同，且有较大的差值，即EC并不能准确的表示block的磨损程度。所以通过算法人为去维持每个block的EC一致的结果，不是延长SSD整体寿命的最佳方法。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种闪存块的磨损程度的评估方法及装置和一种数据写入闪存块的方法及装置。
为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种闪存块的磨损程度的评估方法，应用于控制器，所述闪存块的磨损程度的评估方法的步骤包括：
获取所述闪存块的擦除次数、错误点数以及读次数；
依据所述擦除次数、所述错误点数以及所述读次数生成磨损程度值。
第二方面，本发明实施例还提供了一种闪存块的磨损程度的评估装置，应用于控制器，包括：
第一信息获取单元，用于获取所述闪存块的擦除次数、错误点数以及读次数；
第一磨损程度值生成单元，用于依据所述擦除次数、所述错误点数以及所述读次数生成磨损程度值。
第三方面，本发明实施例还提供了一种数据写入闪存块的方法，所述数据写入闪存块的方法的步骤包括：
获取每个所述闪存块的擦除次数、错误点数以及读次数；
依据所述擦除次数、所述错误点数以及所述读次数生成每个所述闪存块分别对应的磨损程度值；
依据每个所述闪存块分别对应的磨损程度值分析出对应其中最小的所述磨损程度值的待写入闪存块；
将数据写入所述待写入闪存块。
第四方面，本发明实施例还提供了一种数据写入闪存块的装置，包括：
第二信息获取单元，用于获取每个所述闪存块的擦除次数、错误点数以及读次数；
第二磨损程度值生成单元，用于依据所述擦除次数、所述错误点数以及所述读次数生成每个所述闪存块分别对应的磨损程度值；
分析单元，用于依据每个所述闪存块分别对应的磨损程度值分析出对应其中最小的所述磨损程度值的待写入闪存块；
数据写入单元，用于将数据写入所述待写入闪存块。
本发明实施例提供的闪存块的磨损程度的评估方法及装置和数据写入闪存块的方法及装置有益效果：首先，获取闪存块的擦除次数、错误点数以及读次数；依据擦除次数、错误点数以及读次数生成磨损程度值，同时考量了擦除次数和错误点数，又解决了读干扰带来的不良影响的问题，对每一个闪存块(block)真实耐磨程度精细评估，从而提高了磨损程度表示的准确性，并依据磨损程度值合理化的在闪存块执行读写操作，从而延长闪存设备的整体寿命。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本发明实施例提供的闪存块的磨损程度的评估方法的应用环境示意图；
图2示出了本发明实施例提供的闪存块的磨损程度的评估方法的流程示意图；
图3示出了本发明实施例提供的闪存块的磨损程度的评估方法中读次数获取的子流程步骤示意图；
图4示出了本发明实施例提供的闪存块的磨损程度的评估装置的功能单元示意图；
图5示出了本发明实施例提供的闪存块的磨损程度的评估装置中第一信息获取单元的功能模块示意图；
图6示出了本发明实施例提供的数据写入闪存块的方法的流程示意图；
图7出了本发明实施例提供的数据写入闪存块的装置的功能单元示意图。
图标：10-控制器；20-外设接口；40-存储器；50-闪存读写设备；100-用户终端；200-闪存块的磨损程度的评估装置；210-第一信息获取单元；211-历史获取模块；212-次数获取模块；220-第一磨损程度值生成单元；300-数据写入闪存块的装置；310-第二信息获取单元；320-第二磨损程度值生成单元；330-分析单元；340-数据写入单元。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本发明第一实施例提供一种闪存块的磨损程度的评估方法，应用于如图1所示的用户终端100。如图1所示，用户终端100包括：控制器10、外设接口20、存储器40以及闪存读写设备50。这些组件通过一条或多条通讯总线/信号线相互通讯。
闪存块的磨损程度的评估装置200包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于存储器40中或固化在控制器10的软件功能模块。
控制器10种类有多种选择，例如：中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、可编程逻辑器件(ComplexProgrammable Logic Device，CPLD)、现场可编程阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、单片机等。本实施例中采用CPU。
存储器40可用于存储软件程序以及模块，如本发明实施例中的图片处理装置及方法所对应的程序指令/模块，闪存块的磨损程度的评估装置200。控制器10通过运行存储在存储器40内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，如本发明实施例提供的闪存块的磨损程度的评估方法。存储器40还可用于存储控制器10传输的其他数据。
外设接口20用于将各种输入/输出装置耦合至控制器10以及存储器40。本实施例中，闪存读写设备50通过外设接口20与控制器10通讯。在一些实施例中，外设接口20、控制器10以及存储控制器可以在单个芯片中实现，在其他一些实施例中，他们可以分别由独立的芯片实现。
闪存读写设备50可以为读卡器，闪存读写设备50用于具体执行闪存读取操作和数据写入闪存操作。闪存读写设备50接收控制器10的发送的操作指令，并执行该操作指令对应的操作。
闪存块的磨损程度的评估方法可以应用于用户终端100，具体步骤如图2所示：
步骤S110：获取所述闪存块的擦除次数、错误点数以及读次数。
具体地，闪存(flash memory，有时称为flash RAM)是一种不断供电的非易失性存储器，它能在称为块(block)的存储单位中进行删除和改编。可以理解地，闪存块(block)为闪存中可以被执行擦除和写入的存储单位。闪存块(block)是指共用一片衬底的一组页(page)的集合。通常地，通过给衬底施加高电压，将FG中的电子吸引出来的过程，就叫擦除(erase)过程。
所述擦除次数为所述闪存块被执行擦除的次数。可以理解地，所述擦除次数可以在一定程度上表示闪存块的磨损程度。当闪存块被执行擦除时，会记录擦除历史，控制器10可以读取该擦除历史，从而获取所述擦除次数。
当闪存块中的错误点(bit)数量过多，即使通过错误检查和纠正(ErrorCorrecting Code，ECC)技术也无法修复时，该闪存块也是坏块。因此，所述错误点数也是闪存块磨损程度值的因数。控制器10可以通过读取该闪存块获取错误点数。
由于读干扰会引起闪存块(block)中的错误点(bit)翻转，所以在引入因数“错误点数”时，也应该同时去排除“错误点(bit)翻转”带来的干扰，以提高闪存块(block)磨损程度表示的准确性。
具体地，获取读次数的子步骤，如图3所示，
步骤S111：获取所述闪存块自最近一次被擦除后所存储的读历史。
具体地，所述闪存块被读取时，所述闪存块会记录该次读取历史，并存储。因为读干扰由最近一次被擦除后的读取次数产生，所以需要获取最近一次被擦除后所存储的读历史。例如，所述闪存块在被执行擦除之前，共被读取4次，在被执行擦除后，被读取5次，所述读取历史记录的读取次数为5次。可以理解地，当所述闪存块每次被读取时，所述闪存块都会记录并存储该次读历史。例如，在被执行擦出后，第一次被读取，则记录一次读历史，第二次被读取，则又记录一次读历史，此时就有两次读历史。
步骤S112：依据所述读历史获取所述读次数。
具体地，可以通过读历史记录的次数，获取所述读次数，所述读次数为所述闪存块被执行读操作的次数。
步骤S120：依据所述擦除次数、所述错误点数以及所述读次数生成磨损程度值。
其中，同时考量了擦除次数和错误点数，同时解决了读干扰带来的不良影响的问题，对每一个闪存块(block)真实耐磨程度精细评估，从而提高了磨损程度表示的准确性。具体地，所述依据所述擦除次数、所述错误点数以及所述读次数生成磨损程度值的步骤可以但不限于以下两种方式：
第一种：依据算式“M＝B+K1*D-K2*C”计算所述磨损程度值。
其中，M为磨损程度值，B为擦除次数，K1为预设的第一因子，D为错误点数，K2为预设的第二因子，C为读次数。
具体地，预设的第一因子K1根据控制器10的ECC校验能力动态调整，预设的第二因子K2根据闪存(nandflash)颗粒的特性动态调整。
第二种：依据算式“M＝B+(K3*D)÷(K4*C)”计算所述磨损程度值。
其中，M为磨损程度值，B为擦除次数，K3为预设的第三因子，D为错误点数，K4为预设的第四因子，C为读次数。
具体地，预设的第三因子K3根据控制器10的ECC校验能力动态调整，预设的第四因子K4根据闪存(nandflash)颗粒的特性动态调整。
请参阅4，图4为本发明第二实施例提供的一种闪存块的磨损程度的评估装置200。需要说明的是，本实施例所提供的闪存块的磨损程度的评估装置200，其基本原理及产生的技术效果和上述第一实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述实施例中相应内容。
闪存块的磨损程度的评估装置200包括第一信息获取单元210和第一磨损程度值生成单元220。
第一信息获取单元210，用于获取所述闪存块的擦除次数、错误点数以及读次数。具体地，第一信息获取单元210可以执行步骤S110。
如图5所示，第一信息获取单元210包括：历史读取模块211、次数获取模块212。
历史获取模块211，用于获取所述闪存块自最近一次被擦除后所存储的读历史。具体地，历史获取模块211可以执行步骤S111。
次数获取模块212，用于依据所述读历史获取所述读次数。具体地，次数获取模块212可以执行步骤S112。
第一磨损程度值生成单元220，用于依据所述擦除次数、所述错误点数以及所述读次数生成磨损程度值。具体地，第一磨损程度值生成单元220可以执行步骤S120。
第一磨损程度值生成单元220可以依据算式“M＝B+K1*D-K2*C”计算所述磨损程度值；其中，M为磨损程度值，B为擦除次数，K1为预设的第一因子，D为错误点数，K2为预设的第二因子，C为读次数。
第一磨损程度值生成单元220也可以依据算式“M＝B+(K3*D)÷(K4*C)”计算所述磨损程度值；其中，M为磨损程度值，B为擦除次数，K3为预设的第三因子，D为错误点数，K4为预设的第四因子，C为读次数。
如图6所示，本发明第三实施例提供了一种数据写入闪存块的方法，步骤流程如下：
步骤S210：获取每个所述闪存块的擦除次数、错误点数以及读次数。
与第一实施例中的步骤S110同理。
步骤S220：依据所述擦除次数、所述错误点数以及所述读次数生成每个所述闪存块分别对应的磨损程度值。
与第一实施例中的步骤S120同理。
步骤S230：依据每个所述闪存块分别对应的磨损程度值分析出对应其中最小的所述磨损程度值的待写入闪存块。
可以理解地，每一次写入都是利用当时磨损程度值最小的闪存块，保持每个闪存块的磨损程度值尽可能均衡，从而最大化的利用闪存块，避免浪费。
步骤S240：将数据写入所述待写入闪存块。
请参阅7，图7为本发明第四实施例提供的一种数据写入闪存块的装置300。需要说明的是，本实施例所提供的数据写入闪存块的装置300，其基本原理及产生的技术效果和上述第三实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述实施例中相应内容。
数据写入闪存块的装置300包括：第二信息获取单元310、第二磨损程度值生成单元320、分析单元330以及数据写入单元340。
第二信息获取单元310，用于获取所述闪存块的擦除次数、错误点数以及读次数。具体地，第二信息获取单元310可以执行步骤S210。
第二磨损程度值生成单元320，用于依据所述擦除次数、所述错误点数以及所述读次数生成磨损程度值。具体地，第二磨损程度值生成单元320可以执行步骤S220。
分析单元330，用于依据每个所述闪存块分别对应的磨损程度值分析出对应其中最小的所述磨损程度值的待写入闪存块。具体地，分析单元330可以执行步骤S230。
数据写入单元340，用于将数据写入所述待写入闪存块。具体地，数据写入单元340可以执行步骤S240。
综上所述，本发明较佳实施例提供的闪存块的磨损程度的评估方法及装置和数据写入闪存块的方法及装置中：首先，获取闪存块的擦除次数、错误点数以及读次数；依据擦除次数、错误点数以及读次数生成磨损程度值，同时考量了擦除次数和错误点数，又解决了读干扰带来的不良影响的问题，对每一个闪存块(block)真实耐磨程度精细评估，从而提高了磨损程度表示的准确性；其次，当磨损程度值小于预设的第一阈值时，将数据写入闪存块，准确的评估闪存块的磨损程度值，并合理化的在闪存块执行读写操作，从而延长闪存设备的整体寿命。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种闪存块的磨损程度的评估方法，应用于控制器，其特征在于，所述闪存块的磨损程度的评估方法的步骤包括：
获取所述闪存块的擦除次数、错误点数以及读次数；
依据所述擦除次数、所述错误点数以及所述读次数生成磨损程度值；
所述依据所述擦除次数、所述错误点数以及所述读次数获得磨损程度值的步骤包括：
依据算式“M＝B+K1*D-K2*C”或者算式“M＝B+(K3*D)÷(K4*C)”计算所述磨损程度值；其中，M为磨损程度值，B为擦除次数，K1为预设的第一因子，D为错误点数，K2为预设的第二因子，C为读次数，预设的第一因子K1根据控制器的ECC校验能力动态调整，预设的第二因子K2根据闪存颗粒的特性动态调整，K3为预设的第三因子，K4为预设的第四因子，预设的第三因子K3根据控制器的ECC校验能力动态调整，预设的第四因子K4根据闪存颗粒的特性动态调整。
2.根据权利要求1所述的闪存块的磨损程度的评估方法，其特征在于，所述获取所述闪存块的读次数的步骤包括：
获取所述闪存块自最近一次被擦除后所存储的读历史；
依据所述读历史获取所述读次数。
3.一种闪存块的磨损程度的评估装置，应用于控制器，其特征在于，包括：
第一信息获取单元，用于获取所述闪存块的擦除次数、错误点数以及读次数；
第一磨损程度值生成单元，用于依据所述擦除次数、所述错误点数以及所述读次数生成磨损程度值；
所述第一磨损程度值生成单元具体用于依据算式“M＝B+K1*D-K2*C”或者算式“M＝B+(K3*D)÷(K4*C)”计算所述磨损程度值；其中，M为磨损程度值，B为擦除次数，K1为预设的第一因子，D为错误点数，K2为预设的第二因子，C为读次数，预设的第一因子K1根据控制器的ECC校验能力动态调整，预设的第二因子K2根据闪存颗粒的特性动态调整，K3为预设的第三因子，K4为预设的第四因子，预设的第三因子K3根据控制器的ECC校验能力动态调整，预设的第四因子K4根据闪存颗粒的特性动态调整。
4.根据权利要求3所述的闪存块的磨损程度的评估装置，其特征在于，所述第一信息获取单元包括：
历史获取模块，用于获取所述闪存块自最近一次被擦除后所存储的读历史；
次数获取模块，用于依据所述读历史获取所述读次数。
5.一种数据写入闪存块的方法，其特征在于，所述数据写入闪存块的方法的步骤包括：
获取每个所述闪存块的擦除次数、错误点数以及读次数；
依据所述擦除次数、所述错误点数以及所述读次数生成每个所述闪存块分别对应的磨损程度值；
依据每个所述闪存块分别对应的磨损程度值分析出对应其中最小的所述磨损程度值的待写入闪存块；
将数据写入所述待写入闪存块；
所述依据所述擦除次数、所述错误点数以及所述读次数获得磨损程度值的步骤包括：
依据算式“M＝B+K1*D-K2*C”或者算式“M＝B+(K3*D)÷(K4*C)”计算所述磨损程度值；其中，M为磨损程度值，B为擦除次数，K1为预设的第一因子，D为错误点数，K2为预设的第二因子，C为读次数，预设的第一因子K1根据控制器的ECC校验能力动态调整，预设的第二因子K2根据闪存颗粒的特性动态调整，K3为预设的第三因子，K4为预设的第四因子，预设的第三因子K3根据控制器的ECC校验能力动态调整，预设的第四因子K4根据闪存颗粒的特性动态调整。
6.一种数据写入闪存块的装置，其特征在于，包括：
第二信息获取单元，用于获取每个所述闪存块的擦除次数、错误点数以及读次数；
第二磨损程度值生成单元，用于依据所述擦除次数、所述错误点数以及所述读次数生成每个所述闪存块分别对应的磨损程度值；
分析单元，用于依据每个所述闪存块分别对应的磨损程度值分析出对应其中最小的所述磨损程度值的待写入闪存块；
数据写入单元，用于将数据写入所述待写入闪存块；
所述第二磨损程度值生成单元具体用于依据算式“M＝B+K1*D-K2*C”或者算式“M＝B+(K3*D)÷(K4*C)”计算所述磨损程度值；其中，M为磨损程度值，B为擦除次数，K1为预设的第一因子，D为错误点数，K2为预设的第二因子，C为读次数，预设的第一因子K1根据控制器的ECC校验能力动态调整，预设的第二因子K2根据闪存颗粒的特性动态调整，K3为预设的第三因子，K4为预设的第四因子，预设的第三因子K3根据控制器的ECC校验能力动态调整，预设的第四因子K4根据闪存颗粒的特性动态调整。
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