CN116560728A - 闪存设备的trim方法 - Google Patents

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赖杰旻
黄善勇
卢颖福
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Abstract

本申请公开了一种闪存设备的trim方法，所述闪存设备的trim方法包括步骤：接收主机下发的当前trim命令；检测所述trim命令是否是对全盘逻辑地址的擦除命令；若是，则直接重置所有map表的映射关系；若否，则进行后续步骤；检测所述trim命令是否为跨越至少一张map表的擦除命令；若是，直接重置所跨越map表中的映射关系，然后擦除所述trim命令中剩余逻辑地址对应的映射关系；若否，则进行后续步骤；统计多个所述trim命令，将多个所述trim命令中的逻辑地址排序形成逻辑单元；当所述逻辑单元满足第一预设条件后，擦除所述逻辑单元对应的map表中的映射关系。采用上述方案后，能够根据不同类型的trim命令进行针对性进行擦除，对于每种类型的trim命令都能提供较高的擦除效率。

Description

闪存设备的trim方法
技术领域
本申请涉及存储器技术领域，尤其涉及一种闪存设备的trim方法。
背景技术
闪存是一种基于半导体的存储器，具有功耗低、容量大、访问速度高、无机械故障，以及数据非易失性的优点。随着闪存存储容量的飞速增长，人们对数据操作的灵活性提出了越来越高的要求，对闪存中的数据存储管理已成为一个不容回避的问题。闪存，尤其是NAND Flash已经广泛应用于移动存储设备中，如U盘，SD(Secure Digital Memory Card)卡，SSD(Solid State Disk)固态硬盘等。由于闪存的特性决定，不能对同一页进行重复编程，必须先擦除后再编程。
目前在擦除一个host(主机)下发的trim(擦除)命令时，大都需要遍历对应的映射表(map表)，先找到该映射表并读取出来，然后改写映射关系，再将映射数据写回去。整个擦除过程效率较低，导致写入速度慢。
发明内容
本申请的目的是提供一种闪存设备的trim方法，以提高擦除效率。
本申请公开了一种闪存设备的trim方法，包括步骤：
接收主机下发的当前trim命令；
检测所述trim命令是否是对全盘逻辑地址的擦除命令；若是，则直接重置所有map表的映射关系；若否，则进行后续步骤；
检测所述trim命令是否为跨越至少一张map表的擦除命令；若是，直接重置所跨越map表中的映射关系，然后擦除所述trim命令中剩余逻辑地址对应的映射关系；若否，则进行后续步骤；
统计多个所述trim命令，将多个所述trim命令中的逻辑地址排序形成逻辑单元；以及
当所述逻辑单元满足第一预设条件后，擦除所述逻辑单元对应的map表中的映射关系。
可选的，当检测到所述trim命令为跨越至少一张map表的擦除命令时；所述检测所述trim命令是否为跨越至少一张map表的擦除命令；若是，直接重置所跨越map表中的映射关系，然后擦除所述trim命令中剩余逻辑地址对应的映射关系；若否，则进行后续步骤的步骤包括：
将所述trim命令中逻辑地址的起始端与第一map表中的数据对齐，将所述trim命令中逻辑地址的终止端与第二map表中的数据对齐；以及
直接重置所述第一map和所述第二map表之间的map表中的映射关系。
可选的，在重置所述第一map和所述第二map表之间的map表中的映射关系的步骤之后，遍历所述第一map表将所述trim命令对应逻辑地址的起始端擦除，遍历所述第二map表将所述trim命令对应逻辑地址的终止端擦除。
可选的，在重置所述第一map和所述第二map表之间的map表中的映射关系的步骤之后，将所述trim命令中逻辑地址的起始端和所述trim命令中逻辑地址的终止端统计到所述逻辑单元中。
可选的，在统计多个所述trim命令，将多个所述trim命令中的逻辑地址排序形成逻辑单元的步骤中，包括：
将接收的所述trim命令暂存至寄存器中；以及
按照逻辑地址的大小关系依次排列多个所述trim命令中的逻辑地址，使得排列后的逻辑地址形成逻辑单元。
可选的，多个所述trim命令对应不同的map表；当多个所述trim命令对应的map表依次相邻排列时，所述逻辑单元满足第一预设条件。
可选的，当所述逻辑单元中的逻辑地址跨越整张map表时，直接重置所跨越map表中的映射关系。
可选的，多个所述trim命令对应同一map表；当多个所述trim命令的逻辑地址相连时，所述逻辑单元满足第一预设条件。
可选的，所述第一预设条件为预设数量的trim命令，或累积预设数量的逻辑地址。
可选的，在统计多个所述trim命令，将多个所述trim命令中的逻辑地址排序形成逻辑单元的步骤中，若主机读取的数据为正在统计的trim命令对应的数据，则按照总线协议应答空数据。
采用本申请实施例的技术方案后，对于全盘擦除、跨越整张map表擦除、以及零散擦除的方案，具有较强的适用性；而且，还能够根据不同类型的trim命令进行针对性进行擦除，对于每种类型的trim命令都能提供较高的擦除效率。
附图说明
所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是本申请实施例提供的一种闪存设备的trim方法的流程示意图；
图2是本申请实施例提供的一种基于步骤S2的具体步骤流程图；
图3是本申请实施例提供的一种基于步骤S4的具体步骤流程图。
具体实施方式
需要理解的是，这里所使用的术语、公开的具体结构和功能细节，仅仅是为了描述具体实施例，是代表性的，但是本申请可以通过许多替换形式来具体实现，不应被解释成仅受限于这里所阐述的实施例。
在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示相对重要性，或者隐含指明所指示的技术特征的数量。另外，“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系的术语，是基于附图所示的方位或相对位置关系描述的，仅是为了便于描述本申请的简化描述，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
如图1所示，本申请实施例提供了一种闪存设备的trim方法，包括步骤：
S1：接收主机下发的当前trim命令；
S2：检测所述trim命令是否是对全盘逻辑地址的擦除命令；若是，则直接重置所有map表的映射关系，完成当前trim命令；若否，则进行后续步骤S3；
S3：检测所述trim命令是否为跨越至少一张map表的擦除命令；若是，直接重置所跨越map表中的映射关系，然后擦除所述trim命令中剩余逻辑地址对应的映射关系，完成当前trim命令；若否，则进行后续步骤S4；
S4：统计多个所述trim命令，将多个所述trim命令中的逻辑地址排序形成逻辑单元；
S5：当所述逻辑单元满足第一预设条件后，擦除所述逻辑单元对应的map表中的映射关系。
目前，对于全盘的数据trim，常见的做法是遍历所有的映射表，进行一一擦除，当然有写保护的除外。本申请对于对于全盘的数据trim，直接重置所有map表的映射关系，不再一一遍历每一个映射表，从而能够提高擦除效率。具体的，当确定是对于全盘的数据trim，固件(固化在device中处理业务逻辑的软件)直接对闪存设备中诸如：数据映射表、FTL管理表、物理块数据描述表进行清除，从而直接重置所有的映射关系，将闪存设备恢复到一个新盘的状态。
对于跨越一整张map表Trim，常见的做法是遍历这个映射表的所有逻辑地址，对所有的逻辑地址进行一一擦除。本申请对于跨越一整张map表Trim，直接重置所跨越map表中的映射关系，省去了对于所跨越map表中的逻辑地址进行一一擦除的步骤，有利于提高擦除效率。
当主机下发的当前trim命令既不是全盘的数据trim，也不是跨越一整张map表的Trim时，那么就只剩下零散的Trim，即该Trim中的逻辑地址只是分布在单个映射表或相邻映射表中；针对零散的Trim，常见的做法是Host一下发就去执行，即来一个Trim命令，就立刻擦除该Trim命令中的逻辑地址对应的映射关系，具体操作为先找到并读取出该逻辑地址所对应的映射表，然后改写映射关系，最后将映射数据写回去。本申请对于零散的Trim，并不直接对映射数据进行擦除，而是先记录下该Trim对应的逻辑地址，以及后面多个零散Trim对应的逻辑地址，然后对这些Trim对应的逻辑地址进行排序，当满足第一预设条件后，可以按照排序的关系依次对总体的映射数据进行擦除，而不需要频繁对不同映射表中的映射数据进行擦除，从而同样有利于提高擦除效率。
采用本申请实施例的技术方案后，能够适用于多种不同的擦除方案，具有较强的适用性；而且，还能够根据不同类型的trim命令进行针对性进行擦除，对于每种类型的trim命令都能提供较高的擦除效率。
具体的，如图2所示，在S2步骤中，当检测到所述trim命令为跨越至少一张map表的擦除命令时，具体包括如下步骤：
S21：将所述trim命令中逻辑地址的起始端与第一map表中的数据对齐，将所述trim命令中逻辑地址的终止端与第二map表中的数据对齐；
S22：直接重置所述第一map和所述第二map表之间的map表中的映射关系。
为了方便理解，本申请实施例采用如下示例进行说明：map表A的逻辑地址范围为0-99，map表B的逻辑地址范围为100-199，map表C的逻辑地址范围为200-299，trim命令配置的逻辑地址范围为56-255。此时若采用本申请实施例的技术方案，会将56作为trim命令中逻辑地址的起始端，将255作为trim命令中逻辑地址的终止端；并将trim命令中逻辑地址的起始端与map表A中的逻辑地址56对齐，将trim命令中逻辑地址的终止端与map表C中的逻辑地址255对齐；此时由于map表B被trim命令配置的逻辑地址范围跨越，因此直接将map表B中的映射关系重置即可，无需再对map表B中的映射关系一一遍历。当然，也可以将trim命令配置的逻辑地址中56-99这一范围看成是trim命令中逻辑地址的起始端，将trim命令配置的逻辑地址中200-255这一范围看成是trim命令中逻辑地址的终止端。
进一步的，在将map表B中的映射关系重置之后，对于map表A的逻辑地址中56-99这一范围，以及map表C的逻辑地址中200-255这一范围，可以单独遍历映射表进行一一擦除处理，或者直接将这一部分待擦除的映射关系对应的逻辑地址的trim命令传输到S4步骤进行处理，也就是将所述trim命令中逻辑地址的起始端和所述trim命令中逻辑地址的终止端统计到所述逻辑单元中，后续等多个trim命令一起统计、排列后进行擦除。
如图3所示，在S4步骤中，具体包括如下步骤：
S41：将接收的所述trim命令暂存至寄存器中；
S42：按照逻辑地址的大小关系依次排列多个所述trim命令中的逻辑地址，使得排列后的逻辑地址形成逻辑单元。
对于零散的Trim，固件需要修改硬件寄存器的值，为固件取用这部分逻辑地址的数据作额外处理，并将host已下发的逻辑地址排序、记录。记录的Trim逻辑地址达到满足一定条件后触发解除映射关系的动作，节省额外map读取与遍历。
在进行S4步骤的过程中，如果host读取数据，优先检查是否为trim的数据，若主机(host)读取的数据为正在统计的trim命令对应的数据，则按照总线协议应答空数据。
在S42步骤中，若多个所述trim命令对应不同的map表，当多个所述trim命令对应的map表依次相邻排列时，所述逻辑单元满足第一预设条件。
举例来说，按照一个映射表包含1000个逻辑地址为例，编号从0开始：命令1需要加载映射表编号：5、6，命令2需要加载映射表编号：0、1，命令3需要加载映射表编号：3、4、5，命令4需要加载映射表编号：2，命令4需要加载映射表编号：5。按照目前方法，完成命令1-5，需要按照顺序依次加载5、6、0、1、3、4、5、2、5这九个映射表，而采用本申请实施例的方案后，将命令1-5统计在一起，排序后，只需要0、1、2、3、4、5、6这七个映射表即可，并且拼凑成了连续的表，可以直接处理，节省了大量的耗时。
进一步的，若多个命令中的逻辑地址叠加形成连续的逻辑地址范围，且该范围还存在跨越整张map表时，可以直接重置所跨越map表中的映射关系，从而进一步减小了对映射表的遍历。
举例来说：若命令1中的逻辑地址为5001-5599，命令2中的逻辑地址为2500-5000，命令3中的逻辑地址为5600-6500,；将三个命令中的逻辑地址记录、排列后得到2500-6500这一逻辑地址范围，即逻辑单元；此时若逻辑单元跨越对应3000-4000这一范围的逻辑地址、对应4000-5000这一范围的逻辑地址以及对应5000-6000这一范围的逻辑地址的三张映射表时，可以直接将这三张映射表进行重置，从而避免进行遍历映射表的步骤。
在S42步骤中，若多个所述trim命令对应同一map表；当多个所述trim命令的逻辑地址相连时，所述逻辑单元满足第一预设条件。
举例来说：若命令1中的逻辑地址为5600-6000，命令2中的逻辑地址为100-1599，命令3中的逻辑地址为3000-5000，命令4中的逻辑地址为1600-2999，命令5中的逻辑地址为5001-5599；将这个五个命令记录到存储器中进行缓存后，排列成命令2(100-1599)、命令4(1600-2999)、命令3(3000-5000)、命令5(5001-5599)和命令1(5600-6000)，由于此时排列后的命令中的逻辑地址是相连续的，判断满足第一预设条件，因此可以直接进行擦除。当然如果满足跨map表条件，还可以对所跨越的map表进行重置。
或者，在S42步骤中，若接收的trim命令数量达到一定要求，即所述第一预设条件为预设数量的trim命令，此时即使排列后的命令中的逻辑地址不是连续的，只要是满足大小排序后，也同样达到预设条件，可以按照map表的排列顺序进行擦除，同样能够省去朝回找map的过程。
或者，在S42步骤中，若接收的trim命令中累积的逻辑地址达到一定程度后，即累积预设数量的逻辑地址，也同样达到预设条件，此时按照从小到大的顺序排列后，进行擦除。
当然，还可以对暂存在寄存器中的Trim参数采用其它的排列方式，只要能够达到节省额外map读取与遍历、减小耗时，后能够符合本申请实施例的保护范围。
需要说明的是，本方案中涉及到的各步骤的限定，在不影响具体方案实施的前提下，并不认定为对步骤先后顺序做出限定，写在前面的步骤可以是在先执行的，也可以是在后执行的，甚至也可以是同时执行的，只要能实施本方案，都应当视为属于本申请的保护范围。
以上内容是结合具体的可选实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种闪存设备的trim方法，其特征在于，包括步骤：
接收主机下发的当前trim命令；
检测所述trim命令是否是对全盘逻辑地址的擦除命令；若是，则直接重置所有map表的映射关系；若否，则进行后续步骤；
检测所述trim命令是否为跨越至少一张map表的擦除命令；若是，直接重置所跨越map表中的映射关系，然后擦除所述trim命令中剩余逻辑地址对应的映射关系；若否，则进行后续步骤；
统计多个所述trim命令，将多个所述trim命令中的逻辑地址排序形成逻辑单元；以及
当所述逻辑单元满足第一预设条件后，擦除所述逻辑单元对应的map表中的映射关系。
2.如权利要求1所述的闪存设备的trim方法，其特征在于，当检测到所述trim命令为跨越至少一张map表的擦除命令时；
所述检测所述trim命令是否为跨越至少一张map表的擦除命令；若是，直接重置所跨越map表中的映射关系，然后擦除所述trim命令中剩余逻辑地址对应的映射关系；若否，则进行后续步骤的步骤包括：
将所述trim命令中逻辑地址的起始端与第一map表中的数据对齐，将所述trim命令中逻辑地址的终止端与第二map表中的数据对齐；以及
直接重置所述第一map和所述第二map表之间的map表中的映射关系。
3.如权利要求2所述的闪存设备的trim方法，其特征在于，在重置所述第一map和所述第二map表之间的map表中的映射关系的步骤之后，遍历所述第一map表将所述trim命令对应逻辑地址的起始端擦除，遍历所述第二map表将所述trim命令对应逻辑地址的终止端擦除。
4.如权利要求2所述的闪存设备的trim方法，其特征在于，在重置所述第一map和所述第二map表之间的map表中的映射关系的步骤之后，将所述trim命令中逻辑地址的起始端和所述trim命令中逻辑地址的终止端统计到所述逻辑单元中。
5.如权利要求1所述的闪存设备的trim方法，其特征在于，在统计多个所述trim命令，将多个所述trim命令中的逻辑地址排序形成逻辑单元的步骤中，包括：
将接收的所述trim命令暂存至寄存器中；以及
按照逻辑地址的大小关系依次排列多个所述trim命令中的逻辑地址，使得排列后的逻辑地址形成逻辑单元。
6.如权利要求5所述的闪存设备的trim方法，其特征在于，多个所述trim命令对应不同的map表；
当多个所述trim命令对应的map表依次相邻排列时，所述逻辑单元满足第一预设条件。
7.如权利要求6所述的闪存设备的trim方法，其特征在于，当所述逻辑单元中的逻辑地址跨越整张map表时，直接重置所跨越map表中的映射关系。
8.如权利要求5所述的闪存设备的trim方法，其特征在于，多个所述trim命令对应同一map表；
当多个所述trim命令的逻辑地址相连时，所述逻辑单元满足第一预设条件。
9.如权利要求5所述的闪存设备的trim方法，其特征在于，所述第一预设条件为预设数量的trim命令，或累积预设数量的逻辑地址。
10.如权利要求1所述的闪存设备的trim方法，其特征在于，在统计多个所述trim命令，将多个所述trim命令中的逻辑地址排序形成逻辑单元的步骤中，若主机读取的数据为正在统计的trim命令对应的数据，则按照总线协议应答空数据。
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