CN112466385B - 一种闪存浅擦除的测试方法、系统、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种闪存浅擦除的测试方法、系统、设备和存储介质，方法包括：获取一组磨损次数为第一数量的块，对块进行一次普通擦除操作，记录擦除时间和出错的位的数量；按照块数据写入量将块分成多个第一小组，并按照数据保持时间将每个第一小组分成多个第二小组；对每个第二小组进行预定次数的浅擦除操作，并记录擦除时间和出错的位的数量；以及将磨损次数增加为第二数量，继续上述步骤直到磨损次数达到最大值。本发明实施例是一种通用的浅擦除的测试方法，通过本发明实施例可以得到不同条件及整个闪存生命周期中浅擦除对Nand颗粒的影响，并根据测试结果在不同的使用场景中，提前给出应对方法，减少数据出错的可能性，提高系统效率。
Description
技术领域
本发明涉及测试领域，更具体地，特别是指一种闪存浅擦除的测试方法、系统、计算机设备及可读介质。
背景技术
Nand Flash(闪存)广泛应用于SSD(Solid State Drive，固态硬盘)、U盘、手机等电子设备中。但是Nand flash由于自身原理、制作工艺等存在位反转的问题，即写入里边的数据再读出时某些Bit(位)会出错，影响数据的正确性，出错的Bit数量称为FBC，当FBC小于一定值时可以通过ECC算法进行数据还原恢复，但是当FBC超过一定值时，数据就有可能恢复不了，进而造成数据丢失。
对于不同厂家的Nand颗粒，Shallow Erase(浅擦除)操作到底是否需要特殊处理，是否会导致FBC增高或者其他隐患问题，这个不得而知，所以为了确保数据安全性，有必要对所使用的Nand颗粒的Shallow Erase操作进行测试。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种闪存浅擦除的测试方法、系统、计算机设备及计算机可读存储介质，通过对不同条件及整个闪存生命周期中浅擦除对Nand颗粒的影响进行测试，并根据测试结果在不同的使用场景中，提前给出应对方法，减少数据出错的可能性，提高系统效率，并且适用性高。
基于上述目的，本发明实施例的一方面提供了一种闪存浅擦除的测试方法，包括如下步骤：获取一组磨损次数为第一数量的块，对所述块进行一次普通擦除操作，记录擦除时间和出错的位的数量；按照块数据写入量将所述块分成多个第一小组，并按照数据保持时间将每个所述第一小组分成多个第二小组；对每个第二小组进行预定次数的浅擦除操作，并记录擦除时间和出错的位的数量；以及将磨损次数增加为第二数量，继续上述步骤直到磨损次数达到最大值，并根据测试结果在不同的闪存应用场景设置对应最佳的运行条件。
在一些实施方式中，方法还包括：对每个第二小组进行块读取操作，并响应于到达采样次数，记录对应的擦除时间和出错的位的数量。
在一些实施方式中，方法还包括：在每个所述第一小组中选择相同数据保持时间的第二小组进行块读取操作，并响应于到达采样次数，记录对应的擦除时间和出错的位的数量。
在一些实施方式中，方法还包括：判断是否存在第二小组未进行块读取操作；响应于存在第二小组未进行块读取操作，改变所述数据保持时间，并对改变后的数据保持时间对应的第二小组进行块读取操作。
在一些实施方式中，方法还包括：判断是否存在未记录擦除时间和出错的位的数量的采样次数；以及响应于存在未记录擦除时间和出错的位的数量的采样次数，按照所述未记录的采样次数进行块读取操作。
在一些实施方式中，所述按照块数据写入量将所述块分成多个第一小组包括：将所述块数据写入量的间隔设置成第一比例，并设置块数据写入量为百分之百的第一小组作为对照。
在一些实施方式中，所述根据测试结果在不同的闪存应用场景设置对应最佳的运行条件包括：对比各个条件下浅擦除和块数据写入量为百分之百之间的差异。
本发明实施例的另一方面，还提供了一种闪存浅擦除的测试系统，包括：普通擦除模块，配置用于获取一组磨损次数为第一数量的块，对所述块进行一次普通擦除操作，记录擦除时间和出错的位的数量；分组模块，配置用于按照块数据写入量将所述块分成多个第一小组，并按照数据保持时间将每个所述第一小组分成多个第二小组；浅擦除模块，配置用于对每个第二小组进行预定次数的浅擦除操作，并记录擦除时间和出错的位的数量；以及操作模块，配置用于将磨损次数增加为第二数量，继续上述步骤直到磨损次数达到最大值，并根据测试结果在不同的闪存应用场景设置对应最佳的运行条件。
本发明实施例的又一方面，还提供了一种计算机设备，包括：至少一个处理器；以及存储器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，所述指令由所述处理器执行时实现如上方法的步骤。
本发明实施例的再一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有被处理器执行时实现如上方法步骤的计算机程序。
本发明具有以下有益技术效果：通过对不同条件及整个闪存生命周期中浅擦除对Nand颗粒的影响进行测试，并根据测试结果在不同的使用场景中，提前给出应对方法，减少数据出错的可能性，提高系统效率，并且适用性高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的实施例。
图1为本发明提供的闪存浅擦除的测试方法的实施例的示意图；
图2为本发明提供的闪存浅擦除的测试方法的实施例的流程图；
图3为本发明提供的闪存浅擦除的计算机设备的实施例的硬件结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
基于上述目的，本发明实施例的第一个方面，提出了一种闪存浅擦除的测试方法的实施例。图1示出的是本发明提供的闪存浅擦除的测试方法的实施例的示意图。如图1所示，本发明实施例包括如下步骤：
S1、获取一组磨损次数为第一数量的块，对块进行一次普通擦除操作，记录擦除时间和出错的位的数量；
S2、按照块数据写入量将块分成多个第一小组，并按照数据保持时间将每个第一小组分成多个第二小组；
S3、对每个第二小组进行预定次数的浅擦除操作，并记录擦除时间和出错的位的数量；以及
S4、将磨损次数增加为第二数量，继续上述步骤直到磨损次数达到最大值，并根据测试结果在不同的闪存应用场景设置对应最佳的运行条件。
对一个块(Block)进行擦除操作时，如果该块只有一部分字线被写入过数据，其余的字线未被使用，那么向该块写入新数据之后，用户进行读取操作时数据位反转的概率会增大，即数据出错的概率会增大，这种现象称为浅擦除效应(Shallow Erase)。NormalErase是指对完全写满的Block进行Erase(擦除)操作，Shallow Erase是指对没有完全写满的Block进行Erase操作。
本发明要解决的技术问题是提供一种通用的Shallow Erase的测试方法，对于不同厂家的Nand颗粒测试出这种操作是否需要特殊处理，是否会导致FBC增高以及对Nand颗粒的影响是否有其他隐患问题，以便在固件程序中给出应对方法，减少数据出错的可能性。
为了测试的全面性，首先确定Nand所需测试的状态条件，有Block数据写入量DP，磨损次数PE，Block读取次数BR，数据保持时间DR。对确定的测试条件进行区间划分，将Block数据写入量DP从10％开始以20％为间隔，并增加写入量为100％的Block的对比项，共划分N个区间，本实施例中共划分6个区间(10％、30％、50％、70％、90％、100％)；将磨损次数PE从0开始在Nand生命周期内以1000为间隔划分P个区间，本实施例中，最大磨损次数为7000，共划分7个区间(PE1000、PE2000、PE3000、PE4000、PE5000、PE6000、PE7000)；将Block读取次数BR从0开始以500为间隔划分R个区间，本实施例中，最大Block(BR0、Read次数为1000，共划分3个区间(BR0、BR500、BR1000)；将数据保持时间DR从0天开始以9天为间隔划分K个区间，本实施例中最大数据保持时间为90天，共11个区间(DR0、DR9、DR18、……)。
图2为本发明提供的闪存浅擦除的测试方法的实施例的流程图。以下结合图2对本实施例进行说明。
获取一组磨损次数为第一数量的块，对块进行一次普通擦除操作，记录擦除时间和出错的位的数量。选取第一个PE采样点，得到要测试的Shallow Erase PE次数M＝1000，并清0PE计数值X。在Nand颗粒上获取一组磨损次数PE为0的Block。对获取的Block进行一次Normal擦写读操作，并获取初始情况下的Erase Time和FBC信息。
按照块数据写入量将块分成多个第一小组，并按照数据保持时间将每个第一小组分成多个第二小组。可以按照Block数据写入量将块分成6个第一小组，然后按照数据保持时间将每个第一小组分成11个第二小组。
在一些实施方式中，所述按照块数据写入量将所述块分成多个第一小组包括：将所述块数据写入量的间隔设置成第一比例，并设置块数据写入量为百分之百的第一小组作为对照。本实施例中将Block数据写入量DP从10％开始以20％为间隔，并增加写入量为100％的Block的对比项，共划分N个区间，本实施例中共划分6个区间(10％、30％、50％、70％、90％、100％)。
在某些实施例中，还可以按照Block数据写入量分段个数N及数据保持时间采样间隔个数K将获取的Block划分为6*11组，即每种情况的数据写入量都有11组Block可使用。
对每个第二小组进行预定次数的浅擦除操作，并记录擦除时间和出错的位的数量。对获取的所有Block按照设定的数据写入量的不同进行一次Shallow Erase操作，并记录Erase Time等相关信息，PE计数值X加一；判断PE计数值X是否达到要测试的ShallowErase PE预定次数M，当X<M时，循环执行本步骤；当X≥M时，进入后续步骤。
对获取的所有Block进行一次Normal Erase、Program操作，并清0数据保持时间计数值Y；开始数据保持，Y值根据实际的保持时间进行增加。判断数据保持时间计数值Y是否到达各采样点(DR0、DR9、DR18、……)，如果未到达，则循环执行本步骤；当到达采样点时，进入后续。
在一些实施方式中，方法还包括：对每个第二小组进行块读取操作，并响应于到达采样次数，记录对应的擦除时间和出错的位的数量。整体对第二小组进行块读取操作，这样可以减少循环的次数，提高测试的效率。
在一些实施方式中，方法还包括：在每个所述第一小组中选择相同数据保持时间的第二小组进行块读取操作，并响应于到达采样次数，记录对应的擦除时间和出错的位的数量。分批对第二小组进行块读取操作，这样可以减少同一时刻产生的数据量。例如，可以选择数据保持时间为DR0的第二小组进行块读取操作，每次达到采样次数(BR0、BR500、BR1000)时，记录对应的擦除时间和出错的位的数量。
在一些实施方式中，方法还包括：判断是否存在第二小组未进行块读取操作；响应于存在第二小组未进行块读取操作，改变所述数据保持时间，并对改变后的数据保持时间对应的第二小组进行块读取操作。如果存在没有进行块读取操作的第二小组，可以改变数据保持时间，例如，选择保持时间为DR9的第二小组进行块读取操作，直到所有的第二小组均进行了读取操作。
在一些实施方式中，方法还包括：判断是否存在未记录擦除时间和出错的位的数量的采样次数；以及响应于存在未记录擦除时间和出错的位的数量的采样次数，按照所述未记录的采样次数进行块读取操作。判断每个第二小组是否在每个采样点均进行了采样，如果有没有采样的点，可以对该采样点进行采样。
将磨损次数增加为第二数量，继续上述步骤直到磨损次数达到最大值，并根据测试结果在不同的闪存应用场景设置对应最佳的运行条件。判断Shallow Erase PE次数1000条件下是否所有的DR采样点均以采集完成，如果没有，则循环执行上述步骤，如果都采集完成，则可以选取第二个PE采样点，得到要测试的Shallow Erase PE次数M＝2000，并清0PE计数值X，并再次执行上述步骤。循环以上步骤，直到最大磨损次数7000的7个区间全部测试完成。
在一些实施方式中，所述根据测试结果在不同的闪存应用场景设置对应最佳的运行条件包括：对比各个条件下浅擦除和块数据写入量为百分之百之间的差异。对以上所获取的所有记录数据进行分析，对比各个条件下Shallow Erase的Block与写入量为100％的Block之间的差异，对SSD等固件程序开发提供参考。
需要特别指出的是，上述闪存浅擦除的测试方法的各个实施例中的各个步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换之于闪存浅擦除的测试方法也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在实施例之上。
基于上述目的，本发明实施例的第二个方面，提出了一种闪存浅擦除的测试系统，包括：普通擦除模块，配置用于获取一组磨损次数为第一数量的块，对所述块进行一次普通擦除操作，记录擦除时间和出错的位的数量；分组模块，配置用于按照块数据写入量将所述块分成多个第一小组，并按照数据保持时间将每个所述第一小组分成多个第二小组；浅擦除模块，配置用于对每个第二小组进行预定次数的浅擦除操作，并记录擦除时间和出错的位的数量；以及操作模块，配置用于将磨损次数增加为第二数量，继续上述步骤直到磨损次数达到最大值，并根据测试结果在不同的闪存应用场景设置对应最佳的运行条件。
在一些实施方式中，测试系统还包括：第一读取模块，配置用于对每个第二小组进行块读取操作，并响应于到达采样次数，记录对应的擦除时间和出错的位的数量。
在一些实施方式中，测试系统还包括：第二读取模块，配置用于在每个所述第一小组中选择相同数据保持时间的第二小组进行块读取操作，并响应于到达采样次数，记录对应的擦除时间和出错的位的数量。
在一些实施方式中，测试系统还包括：第三读取模块，配置用于判断是否存在第二小组未进行块读取操作；响应于存在第二小组未进行块读取操作，改变所述数据保持时间，并对改变后的数据保持时间对应的第二小组进行块读取操作。
在一些实施方式中，测试系统还包括：第四读取模块，配置用于判断是否存在未记录擦除时间和出错的位的数量的采样次数；以及响应于存在未记录擦除时间和出错的位的数量的采样次数，按照所述未记录的采样次数进行块读取操作。
在一些实施方式中，所述分组模块配置用于：将所述块数据写入量的间隔设置成第一比例，并设置块数据写入量为百分之百的第一小组作为对照。
在一些实施方式中，所述操作模块配置用于：对比各个条件下浅擦除和块数据写入量为百分之百之间的差异。
基于上述目的，本发明实施例的第三个方面，提出了一种计算机设备，包括：至少一个处理器；以及存储器，存储器存储有可在处理器上运行的计算机指令，指令由处理器执行以实现如下步骤：S1、获取一组磨损次数为第一数量的块，对块进行一次普通擦除操作，记录擦除时间和出错的位的数量；S2、按照块数据写入量将块分成多个第一小组，并按照数据保持时间将每个第一小组分成多个第二小组；S3、对每个第二小组进行预定次数的浅擦除操作，并记录擦除时间和出错的位的数量；以及S4、将磨损次数增加为第二数量，继续上述步骤直到磨损次数达到最大值，并根据测试结果在不同的闪存应用场景设置对应最佳的运行条件。
在一些实施方式中，步骤还包括：对每个第二小组进行块读取操作，并响应于到达采样次数，记录对应的擦除时间和出错的位的数量。
在一些实施方式中，步骤还包括：在每个所述第一小组中选择相同数据保持时间的第二小组进行块读取操作，并响应于到达采样次数，记录对应的擦除时间和出错的位的数量。
在一些实施方式中，步骤还包括：判断是否存在第二小组未进行块读取操作；响应于存在第二小组未进行块读取操作，改变所述数据保持时间，并对改变后的数据保持时间对应的第二小组进行块读取操作。
在一些实施方式中，步骤还包括：判断是否存在未记录擦除时间和出错的位的数量的采样次数；以及响应于存在未记录擦除时间和出错的位的数量的采样次数，按照所述未记录的采样次数进行块读取操作。
在一些实施方式中，所述按照块数据写入量将所述块分成多个第一小组包括：将所述块数据写入量的间隔设置成第一比例，并设置块数据写入量为百分之百的第一小组作为对照。
在一些实施方式中，所述根据测试结果在不同的闪存应用场景设置对应最佳的运行条件包括：对比各个条件下浅擦除和块数据写入量为百分之百之间的差异。
如图3所示，为本发明提供的上述闪存浅擦除的计算机设备的一个实施例的硬件结构示意图。
以如图3所示的装置为例，在该装置中包括一个处理器301以及一个存储器302，并还可以包括：输入装置303和输出装置304。
处理器301、存储器302、输入装置303和输出装置304可以通过总线或者其他方式连接，图3中以通过总线连接为例。
存储器302作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的闪存浅擦除的测试方法对应的程序指令/模块。处理器301通过运行存储在存储器302中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的闪存浅擦除的测试方法。
存储器302可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据闪存浅擦除的测试方法的使用所创建的数据等。此外，存储器302可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器302可选包括相对于处理器301远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至本地模块。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置303可接收输入的用户名和密码等信息。输出装置304可包括显示屏等显示设备。
一个或者多个闪存浅擦除的测试方法对应的程序指令/模块存储在存储器302中，当被处理器301执行时，执行上述任意方法实施例中的闪存浅擦除的测试方法。
执行上述闪存浅擦除的测试方法的计算机设备的任何一个实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有被处理器执行时执行如上方法的计算机程序。
最后需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关硬件来完成，闪存浅擦除的测试方法的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，程序的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(ROM)或随机存储记忆体(RAM)等。上述计算机程序的实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。
以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。
上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
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步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种闪存浅擦除的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取一组磨损次数为第一数量的块，对所述块进行一次普通擦除操作，记录擦除时间和出错的位的数量；
按照块数据写入量将所述块分成多个第一小组，并按照数据保持时间将每个所述第一小组分成多个第二小组；
对每个第二小组进行预定次数的浅擦除操作，并记录擦除时间和出错的位的数量；以及
将磨损次数增加为第二数量，继续上述步骤直到磨损次数达到最大值，并根据测试结果在不同的闪存应用场景设置对应最佳的运行条件，
其中，所述根据测试结果在不同的闪存应用场景设置对应最佳的运行条件包括：
对比各个条件下浅擦除和块数据写入量为百分之百之间的差异。
2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，还包括：
对每个第二小组进行块读取操作，并响应于到达采样次数，记录对应的擦除时间和出错的位的数量。
3.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，还包括：
在每个所述第一小组中选择相同数据保持时间的第二小组进行块读取操作，并响应于到达采样次数，记录对应的擦除时间和出错的位的数量。
4.根据权利要求3所述的测试方法，其特征在于，还包括：
判断是否存在第二小组未进行块读取操作；
响应于存在第二小组未进行块读取操作，改变所述数据保持时间，并对改变后的数据保持时间对应的第二小组进行块读取操作。
5.根据权利要求3所述的测试方法，其特征在于，还包括：
判断是否存在未记录擦除时间和出错的位的数量的采样次数；以及
响应于存在未记录擦除时间和出错的位的数量的采样次数，按照所述未记录的采样次数进行块读取操作。
6.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述按照块数据写入量将所述块分成多个第一小组包括：
将所述块数据写入量的间隔设置成第一比例，并设置块数据写入量为百分之百的第一小组作为对照。
7.一种闪存浅擦除的测试系统，其特征在于，包括：
普通擦除模块，配置用于获取一组磨损次数为第一数量的块，对所述块进行一次普通擦除操作，记录擦除时间和出错的位的数量；
分组模块，配置用于按照块数据写入量将所述块分成多个第一小组，并按照数据保持时间将每个所述第一小组分成多个第二小组；
浅擦除模块，配置用于对每个第二小组进行预定次数的浅擦除操作，并记录擦除时间和出错的位的数量；以及
操作模块，配置用于将磨损次数增加为第二数量，继续执行所述普通擦除模块、分组模块和浅擦除模块的步骤直到磨损次数达到最大值，并根据测试结果在不同的闪存应用场景设置对应最佳的运行条件，
其中，所述根据测试结果在不同的闪存应用场景设置对应最佳的运行条件包括：
对比各个条件下浅擦除和块数据写入量为百分之百之间的差异。
8.一种计算机设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及
存储器，所述存储器存储有在所述处理器上运行的计算机指令，所述指令由所述处理器执行时实现权利要求1-6任意一项所述方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6任意一项所述方法的步骤。
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| CN108133732A (zh) * | 2017-12-20 | 2018-06-08 | 北京京存技术有限公司 | 闪存芯片的性能测试方法、装置、设备及存储介质 |
| CN109785891A (zh) * | 2019-01-25 | 2019-05-21 | 山东华芯半导体有限公司 | 一种获取NAND Flash存储器浅擦除特性规律的方法 |
| CN111078123A (zh) * | 2018-10-19 | 2020-04-28 | 浙江宇视科技有限公司 | 一种闪存块的磨损程度的评估方法及装置 |
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2020
- 2020-11-12 CN CN202011264141.6A patent/CN112466385B/zh active Active
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