JP2022051086A - メモリシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】メモリシステムのセキュリティレベルを向上する。【解決手段】メモリシステムは、複数のＮＡＮＤブロックを有する不揮発性半導体メモリと、不揮発性半導体メモリへのデータの書き込みを制御するコントローラとを具備する。コントローラは、書き込みコマンド情報を受信するホストＩ／Ｆ制御部と、ホストＩ／Ｆ制御部から受信した書き込みコマンド情報にライトデータの位置を示すファイル配置情報があるとき、ファイルに消去レベルを割り当て、ファイル名、ファイルサイズ、および消去レベルを組とするファイル識別子を出力するファイル情報管理部と、ホストＩ／Ｆ制御部から受信した書き込みコマンド情報およびファイル情報管理部から受信したファイル識別子に基づいて、１つまたは複数の前記ＮＡＮＤブロックに１つの前記ファイルを配置するフラッシュトランスレーションレイヤ部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、メモリシステムに関する。
不揮発性半導体メモリを有するメモリシステムにおいて、データの書き込みと読み出しの単位であるページ（例えば、４ＫＢ）に対して、不揮発性半導体メモリの一括消去の単位であるブロック（例えば、１ＭＢ）は、ページよりも大きいデータサイズでデータを消去する。
そこで、メモリシステムは、ホスト装置のシステム上の論理アドレスとメモリシステム上の物理アドレスを変換し、メモリシステム上のブロックに有効または無効のデータが混在する状態から無効データをまとめてブロックごとで一括消去する。この無効なデータはホスト装置のシステム上で消去しても、メモリシステム上の不揮発性半導体メモリ内には物理データが存在し、解析すれば読み取ることができる。
特開２０１８-８８１３７号公報
実施形態が解決しようとする課題は、メモリシステムのセキュリティレベルを向上することができるメモリシステムを提供することにある。
実施形態に係るメモリシステムは、複数のＮＡＮＤブロックを有する不揮発性半導体メモリと、不揮発性半導体メモリへのデータの書き込みを制御するコントローラとを具備する。コントローラは、書き込みコマンド情報を受信するホストＩ／Ｆ制御部と、ホストＩ／Ｆ制御部から受信した前記書き込みコマンド情報にライトデータの位置を示すファイル配置情報があるとき、ファイル配置情報に対応するファイルに消去レベルを割り当て、ファイル名、ファイルサイズ、および消去レベルを組とするファイル識別子を出力するファイル情報管理部と、ホストＩ／Ｆ制御部から受信した書き込みコマンド情報およびファイル情報管理部から受信したファイル識別子に基づいて、１つまたは複数の前記ＮＡＮＤブロックに１つの前記ファイルを配置するフラッシュトランスレーションレイヤ部と、を備える。
実施形態に係るメモリシステムの構成を説明するブロック図である。 ファイルシステムの構成を説明する図である。 ディレクトリエントリの構成を説明する図である。 ＦＡＴ（Ｆｉｌｅ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ Ｔａｂｌｅ）構造を説明する図である。 実施形態に係るファイル情報管理部の動作フローを説明するフローチャートである。 実施形態に係るフラッシュトランスレーションレイヤ部の動作フローを説明するフローチャートである。 実施形態に係るＮＡＮＤブロックに書き込む動作モードＡを説明する図である。 実施形態に係るファイルの最終更新日から経過時間を用いるためのディレクトリエントリのフィールド表である。 実施形態に係るメモリシステムの構成を説明するブロック図である。 実施形態に係るメモリシステムがＵＮＭＡＰコマンドを受けたときの動作を説明する図である。 別の実施形態に係るフラッシュトランスレーションレイヤ部の動作フローを説明するフローチャートである。 実施形態に係るメモリシステムの構成を説明するブロック図である。 実施形態に係るホストＩ／Ｆ制御部の動作フローを説明するフローチャートである。 実施形態に係るメモリシステムの構成を説明するブロック図である。 実施形態に係る比較器の動作フローを説明するフローチャートである。 実施形態に係るＮＡＮＤブロックに書き込む動作モードＢを説明する図である。 図１５Ａに示すＮＡＮＤブロックのファイルを他のＮＡＮＤブロックへコピーする例を説明する図である。 図１５Ｂに示すＮＡＮＤブロックのファイルをコピーした後、ＮＡＮＤブロックを消去する例を説明する図である。
以下、図面を参照して、実施形態について説明する。以下に説明する図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。図面は模式的なものである。
また、以下に示す実施の形態は、技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものである。実施の形態は、種々の変更を加えることができる。
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係るメモリシステム１の構成を説明するブロック図である。図１に示すように、メモリシステム１は、コントローラ１０と、不揮発性半導体メモリ２０とを含む。以下の説明においては、不揮発性半導体メモリ２０からのデータのリードに必要な機能ブロックの説明は省略してある。
メモリシステム１は、ホスト装置（以降、ホストという）２に接続されている。メモリシステム１は、ホスト２の外部記憶装置として機能する。メモリシステム１とホスト２とを接続する通信規格としては任意の規格が採用可能である。
ホスト２は、ファイルシステムドライバを内蔵するコンピュータである。コンピュータは、例えば、パーソナルコンピュータ、サーバ、ポータブルな情報機器、およびＡＶ機器でもよい。ホスト２は、ファイルシステムドライバを介してメモリシステム１に対するデータの入出力を実行する。
以下において、図２、図３、および図４を参照してメモリシステム１上のデータ管理するファイルシステムについて説明する。
図２は、ファイルシステムの構成を説明する図である。図３は、ディレクトリエントリの構成を説明する図である。図４は、ＦＡＴ構造を説明する図である。
図２に示すように、例えば、ＦＡＴファイルシステムのフォーマットは、先頭からブートセクタ、ＦＡＴ（Ｆｉｌｅ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ Ｔａｂｌｅ）１、ＦＡＴ２、ルートディレクトリエントリ（固定数エントリ）、クラスタ番号が配置される。
ブートセクタは、このパーティションをブートさせるためのコードが記録されている。ＦＡＴ１およびＦＡＴ２は、障害対策のため、同じデータが記録されている。ルートディレクトリエントリは、ファイルシステムに保存されるファイルの情報を保存するディレクトリエントリが記録されている。クラスタ番号はデータの開始クラスタ番号のデータが記録されている。なお、ＦＡＴ１およびＦＡＴ２において、同じデータが２つあるのは、ＦＡＴは、ファイルとデータの配置の管理をしており、ＦＡＴのデータが破損するとシステムに影響が大きいため多重化している。
図３に示すように、ルートディレクトリエントリに記録されているディレクトリエントリの形式は、基本ディレクトリエントリと、拡張ディレクトリエントリのペアがある。一方の基本ディレクトリエントリには、例えば、ファイル名、ファイルサイズ、ファイル属性、およびクラスタ番号を含んでもよい。なお、他の情報として、更新日および作成日を含んでもよい。他方の拡張ディレクトリエントリには、ファイルのクラスタデータであるプログラムファイルを含んでもよい。
図４に示すように、例えば、ファイル２は、基本ディレクトリエントリに記録された先頭のクラスタ番号＃０１３から、ＦＡＴに記録している実際のデータが保存されているクラスタ位置を参照する。ＦＡＴの＃０１３に記録されているエントリ情報は、＃０１４であり、ＦＡＴの＃０１４をさらに参照する。ＦＡＴの＃０１４に記録されているエントリ情報は、＃０１５であり、ＦＡＴの＃０１５をさらに参照する。
ＦＡＴの＃０１５に記録されているエントリ情報は、＃ＦＦＦＦであり、この＃ＦＦＦＦは終了を意味する。よって、ファイル２は、＃０１３から＃０１５までのクラスタで実現されるファイルであることがわかる。
ホスト２からメモリシステム１へファイルの書き込みがあったとき、ファイルシステムのＦＡＴ１、ＦＡＴ２、およびルートディレクトリエントリのファイル情報は更新される。さらに、ファイルシステムは、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ２０に保存されており、所定のタイミングでＮＡＮＤ型フラッシュメモリ２０に保存されているファイルシステムも更新される。
次に、図１を参照して第１の実施形態に係るメモリシステム１の構成について説明する。
コントローラ１０は、ホスト２と通信し、メモリシステム１全体の動作を制御する。コントローラ１０は、例えば、ＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ ｏｎ Ｃｈｉｐ）として構成される半導体集積回路でもよい。
不揮発性半導体メモリ２０は、コントローラ１０と接続しコントローラ１０の制御によってデータを不揮発的に記憶する。不揮発性半導体メモリ２０として、本実施形態ではＮＡＮＤ型フラッシュメモリ２０を例に挙げて説明する。
なお、不揮発性半導体メモリ２０は、３次元構造フラッシュメモリ、ＮＯＲ型フラッシュメモリ、ＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などの他の種類の不揮発性半導体メモリでもよい。
コントローラ１０は、ホストＩ／Ｆ制御部１００と、ファイル情報管理部１１０と、フラッシュトランスレーションレイヤ部１２０と、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリＩ／Ｆ制御部１３０とを含む。
ホストＩ／Ｆ制御部１００は、ホスト２と通信するためのインターフェース装置である。ホストＩ／Ｆ制御部１００は、例えば、ホスト２から発行された書き込みコマンド情報を受信する。
書き込みコマンド情報は、ライトコマンド、ライトデータを含んでもよい。ライトコマンドは、ライトコマンドである旨を示すコマンド種別、ライトデータの位置を示すファイル配置情報、ライトデータサイズ、およびストリーム識別子であるストリームＩＤを含んでもよい。
ファイル配置情報は、例えば、ＬＢＡ（Ｌｏｇｉｃａｌ Ｂｌｏｃｋ Ａｄｒｅｓｓ）の形式で表記される。以下の説明において、ライトデータの位置を示す論理アドレスであるファイル配置情報をＬＢＡとも表記することがある。また、ホスト２がメモリシステム１に対してライトデータの位置指定に使用するファイル配置情報を論理アドレスと表記することがある。
例えば、ストリームは、ホスト２がデータを無効化するときには一括して無効化することが期待されるデータの集合である。すなわち、ストリームＩＤは、予期されるデータの寿命に応じて選択される識別子である。
データの寿命は、メモリシステム１にライト（書き込み）されてから書き換えられるまでの時間である。書き換えは、ホスト２が重複する論理アドレスを指定して複数回の書き込みコマンド情報を発行することを含んでもよい。
また、書き換えは、論理アドレスと物理アドレスとの関係を解消する処理を含んでもよい。論理アドレスと物理アドレスとの対応関係を解消する処理は、例えば、ＴＲＩＭコマンドまたはＵＮＭＡＰコマンドに応じで実行される。
ホストＩ／Ｆ制御部１００は、ホスト２から受信した書き込みコマンド情報をファイル情報管理部１１０およびフラッシュトランスレーションレイヤ部１２０へ出力する。
ファイル情報管理部１１０は、書き込むファイルの消去レベルを管理する。ファイル情報管理部１１０は、ホストＩ／Ｆ制御部１００から受信したＬＢＡを含む書き込みコマンド情報からファイル配置情報を抽出する。このファイル配置情報に基づき、消去レベルを割り当てる。また、ファイル名、ファイルサイズ、および消去レベルを組とするファイル識別子を内部メモリに記憶する。なお、消去レベルは、データの復元のしにくさである。
すなわち、ファイル情報管理部１１０は、ホスト２の管理するファイルシステム上のＬＢＡに対し、メモリシステム１上でＬＢＡに消去レベルを付与し、ファイルシステムを再構築する。
この内部メモリは、例えば、ＳＲＡＭやＤＲＡＭなどの汎用メモリでもよい。この内部メモリは、コントローラ１０内に搭載されていてもよい。なお、この内部メモリは、コントローラ１０の外にコントローラ１０とは独立して搭載されていてもよい。
ファイル情報管理部１１０の詳細な動作については、後で説明する。
フラッシュトランスレーションレイヤ部１２０は、ＬＢＡとＮＡＮＤ型フラッシュメモリ２０の物理アドレスを１対１で管理する。具体的には、ホスト２から書き込みコマンド情報に含まれるＬＢＡである論理アドレスとＮＡＮＤ型フラッシュメモリ２０の位置情報である物理アドレスとを変換し管理する。以下の説明において、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ２０でＮＡＮＤブロックの物理アドレスをＰＢＡ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｂｌｏｃｋ Ａｄｄｒｅｓｓ）と表記することがある。
なお、フラッシュトランスレーションレイヤ部１２０は、論物アドレス変換テーブルのマッピング管理機能のほかに、従来型のフラッシュトランスレーションレイヤ（ＦＴＬ）が有するようなＮＡＮＤ型フラッシュメモリのガベージコレクション（ＧＣ）を実行する機能、ブロック管理、ウェアリベリング、ランダマイズなどのフラッシュマネージメント機能を備えていてもよい。フラッシュトランスレーションレイヤ部１２０の詳細な動作については、後で説明する。
ＮＡＮＤ型フラッシュメモリＩ／Ｆ制御部１３０は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ２０と通信するためのインターフェース装置である。ＮＡＮＤ型フラッシュメモリＩ／Ｆ制御部１３０は、例えば、フラッシュトランスレーションレイヤ部１２０から発行されたＰＢＡ、データサイズ、および消去レベルに対する実行命令を受信する。ＮＡＮＤ型フラッシュメモリＩ／Ｆ制御部１３０は、受信した情報をＮＡＮＤ型フラッシュメモリ２０へ出力する。
図５を参照して、第１の実施形態に係るメモリシステム１にデータを書き込むときのファイル情報管理部１１０の動作フローについて説明する。
図５は、実施形態に係るファイル情報管理部１１０の書き込みにおける動作フローを説明するフローチャートである。
ステップＳ１において、ファイル情報管理部１１０は、ホストＩ／Ｆ制御部１００から書き込みコマンド情報を受信する。
ステップＳ２において、ファイル情報管理部１１０は、ホストＩ／Ｆ制御部１００から受信した書き込みコマンド情報に含まれるＬＢＡにファイル配置情報があるか判断する。
このファイル配置情報があるとは、ファイル配置情報が示す位置にファイルシステムのＦＡＴ１、ＦＡＴ２、およびルートディレクトリエントリの範囲内の情報が含まれることを意味する。
書き込みコマンド情報にファイル配置情報がある場合、処理はステップＳ３に進む。書き込みコマンド情報にファイル配置情報がない場合、処理は終了に進む。
ステップＳ３において、ファイル情報管理部１１０は、ファイル配置情報からＦＡＴ１、ＦＡＴ２、およびルートディレクトリエントリの情報を取得する。
ステップＳ４において、ファイル情報管理部１１０は、ＦＡＴ１、ＦＡＴ２、およびルートディレクトリエントリの情報（例えば、データの先頭から３２Ｂｙｔｅまで）からファイル名とファイルサイズを抽出する。
ステップＳ５において、ファイル情報管理部１１０は、抽出したファイル名に対応する消去レベルを割り当てる。この消去レベルの割り当て方法は、例えば、ファイル情報管理部１１０がホスト２から特別な指示が無い限り規定値を割り当てる。この規定値は、例えば、消去レベルの低いことを示す０を与えてもよい。
ここで、消去レベルの低いとは、例えば、データ復元のしにくさが容易でファイルシステム上で消去しても、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ２０を解析することでデータが読み取れることを意味する。逆に、消去レベルの高いとは、例えば、データ復元のしにくさが難しく、ファイルシステム上で消去したファイルがＮＡＮＤ型フラッシュメモリ２０上でも削除されている状態のことを意味する。
ステップＳ６において、ファイル情報管理部１１０は、抽出したファイル名およびファイルサイズと、消去レベルの情報とを組にしたファイル識別子を内部メモリに記憶する。ファイル情報管理部１１０は、内部メモリに記録したファイル識別子に含まれる消去レベルの内容をホスト２から指示によって更新してもよい。
つまり、ファイル情報管理部１１０は、例えば、規定値で与えた消去レベルの値が０から、ホスト２からの指示によって消去レベルの値を消去レベルの高いことを示す１へ更新できる。また、同一のファイル名が既に存在する場合、内部メモリ内のファイル識別子は更新しなくてもよい。
ステップＳ７において、受信した書き込みコマンド情報に図２で示すクラスタにユーザデータ領域の先頭であるクラスタ番号００２以降への書き込みコマンドを含んでいる場合、処理は、ステップＳ８に進む。受信した書き込みコマンド情報にクラスタ番号００２以降への書き込みコマンドを含んでいない場合、処理は、終了に進む。一般的に、ＦＡＴファイルシステムにおいて、クラスタ番号００２以前のクラスタ番号００１およびクラスタ番号０００は、存在せず、クラスタの先頭は、クラスタ番号００２である。
ステップＳ８において、ファイル情報管理部１１０は、フラッシュトランスレーションレイヤ部１２０へファイル識別子を出力する。
以下において、図６、図７を参照して第１の実施形態に係るメモリシステム１にデータを書き込むときのフラッシュトランスレーションレイヤ部１２０の動作フローについて説明する。
図６は、実施形態に係るフラッシュトランスレーションレイヤ部１２０の動作フローを説明するフローチャートである。図７は、ＮＡＮＤブロックに書き込む動作モードＡを説明する図である。
ステップＳ１１において、フラッシュトランスレーションレイヤ部１２０は、例えば、ホストＩ／Ｆ制御部１００からＬＢＡを含む書き込みコマンド情報を受信する。また、書き込みコマンド情報に含まれるＬＢＡにファイル配置情報がある場合は、ファイル情報管理部１１０からファイル識別子を受信する。
ステップＳ１２において、データ書き込み先のＬＢＡをＰＢＡに変換するとき、フラッシュトランスレーションレイヤ部１２０は、ファイル識別子が異なるデータを異なるＮＡＮＤブロックに割り当てる。さらに、フラッシュトランスレーションレイヤ部１２０は、書き込みコマンド情報に含むＬＢＡに対するＰＢＡとデータサイズの情報をＮＡＮＤ型フラッシュメモリＩ／Ｆ制御部１３０に出力する。
つまり、フラッシュトランスレーションレイヤ部１２０は、図７に示すように、一方のファイル識別子のファイルＡに対してＮＡＮＤ型フラッシュメモリ２０の物理アドレスであるＮＡＮＤブロック＃１を割り当てる。また、他方の異なるファイル識別子のファイルＢに対してＮＡＮＤ型フラッシュメモリ２０の物理アドレスであるＮＡＮＤブロック＃２を割り当てる。このように、フラッシュトランスレーションレイヤ部１２０が１つまたは複数のＮＡＮＤ型フラッシュメモリ２０のＮＡＮＤブロックに１つのファイルを配置する動作モードを動作モードＡという。
上述したように、第１の実施形態によれば、メモリシステム１は、ホストＩ／Ｆ制御部１００で受信した書き込みコマンド情報から、コントローラ１０内でＬＢＡに含まれるファイル名を抽出し、ファイルシステム（例えば、ＦＡＴファイルシステム）情報を再構築する。
この再構築したＬＢＡに含まれるファイル配置情報を用いて、ＰＢＡは１つまたは複数のＮＡＮＤブロックに含まれるデータを１つのファイル（例えば、最小数のファイル）に制限して配置する（動作モードＡ）。
つまり、メモリシステム１は、ファイルごとに消去レベルを記憶することでファイル毎に消去レベルを変更することができる。
また、メモリシステム１は、消去レベルを用いてファイル構成を解析することにより、消去レベルが高いファイルをすぐに削除できるようになるため、消去したデータが復元されにくくなりメモリシステム１のセキュリティレベルが向上することができる。
［第２の実施形態］
第１の実施形態に係るメモリシステム１では、図５に示すステップＳ５において、ファイル情報管理部１１０は、消去レベルの割り当て方法として、規定値を割り当てるか、または、ホスト２からの特別な指示によって割り当てた。
これに対し、第２の実施形態に係るメモリシステム１では、ファイル情報管理部１１０は、ファイルの最終更新日から現在までの経過時間を用いて消去レベルを割り当てる。
具体的には、図５に示すステップＳ４において、ファイル名とファイルサイズの２つ情報のほかに、更に、ファイルの最終更新日を抽出する。また、図５に示すステップＳ５において、ファイル情報管理部１１０は、抽出したファイルの最終更新日から現在までの経過時間を算出し、この経過時間を用いて、消去レベルを割り当てる。なお、対象とするファイルは、例えば、キャッシュ用パーティションなどのデータが勝手に消える特定のパーティションに書かれたファイルでもよい。
図８は、ファイルの最終更新日から現在までの経過時間を用いるためのディレクトリエントリのフィールド表である。
図８に示すように、ディレクトリエントリのフィールド表にある「ＤＩＲ＿ＷｒｔＴｉｍｅ」および「ＤＩＲ＿ＷｒｔＤａｔｅ」のデータを抽出することでファイルの最終更新日を抽出することができる。
つまり、ステップＳ４において、ファイル情報管理部１１０は、ディレクトリエントリのデータのうち、「ＤＩＲ＿ＷｒｔＴｉｍｅ」および「ＤＩＲ＿ＷｒｔＤａｔｅ」を用いて、ファイルの最終更新日を抽出する。
他の構成、メモリシステムの動作フローおよび効果は、図１～図７に示した第１の実施形態と同じである。
［第３の実施形態］
第２の実施形態に係るメモリシステム１では、図５に示すステップＳ５において、ファイル情報管理部１１０は、消去レベルの割り当て方法として、ファイルの最終更新日を用いて、消去レベルを割り当てた。これに対し、第３の実施形態に係るメモリシステム１では、ファイル情報管理部１１０は、機械学習を用いて消去レベルを割り当てる。
具体的には、図５に示すステップＳ４において、ファイル名とファイルサイズの２つ情報のほかに、更に、ファイルの作成日時およびファイルを最後にオープンした日を抽出する。また、図５に示すステップＳ５において、ファイル情報管理部１１０は、例えば、機械学習の手法として、抽出したファイルの作成日時およびファイルを最後にオープンした日に基づいて、ファイルの使用頻度を算出し、削除可能なファイルを推定し、消去レベルを割り当てる。
図８に示すように、ディレクトリエントリのフィールド表にある「ＤＩＲ＿ＣｒｔＴｉｍｅ」、「ＤＩＲ＿ＣｒｔＤａｔｅ」、および「ＤＩＲ＿ＬｓｔＡｃｃＤａｔｅ」のデータを抽出することでファイルの作成日時およびファイルを最後にオープンした日を抽出することができる。
つまり、ステップＳ４において、ファイル情報管理部１１０は、ディレクトリエントリのデータのうち、「ＤＩＲ＿ＣｒｔＴｉｍｅ」、「ＤＩＲ＿ＣｒｔＤａｔｅ」、および「ＤＩＲ＿ＬｓｔＡｃｃＤａｔｅ」を用いて、ファイルの作成日時およびファイルを最後にオープンした日を抽出する。
他の構成、メモリシステムの動作フローおよび効果は、図８に示した第２の実施形態と同じである。
［第４の実施形態］
図９は、第４の実施形態に係るメモリシステム１Ａの構成を説明するブロック図である。図１０は、メモリシステム１ＡがＵＮＭＡＰコマンドを受けたときのファイルシステム上のファイルの動作を説明する図である。
第１の実施形態に係るメモリシステム１では、図６に示すステップＳ１１において、フラッシュトランスレーションレイヤ部１２０は、ホストＩ／Ｆ制御部１００からＬＢＡを含む書き込みコマンド情報を受信する。
これに対し、第４の実施形態に係るメモリシステム１Ａでは、図９に示すフラッシュトランスレーションレイヤ部１２０Ａは、ホストＩ／Ｆ制御部１００からＵＮＭＡＰまたはＴＲＩＭコマンドを受信する。さらに、ガベージコレクション（ＧＣ）のとき、ファイルのファイル識別子に含まれる消去レベルを参照して消去レベルを選択し消去レベルに合わせて、ブロックイレースまたはデアロケート（割り当て解除）の命令を出力する。
デアロケート（割り当て解除）は、有効なデータを他のブロックの空きブロックに移動し、その後、移動元のブロックに格納されている無効なデータをまとめて書き込みに再利用可能なブロック（フリーブロック）を生成することである。
すなわち、メモリシステム１Ａは、ホスト２からの書き込みコマンド情報を受信する以外に、ホストＩ／Ｆ制御部１００からのＵＮＭＡＰまたはＴＲＩＭコマンド、およびガベージコレクションを実行するとき、フラッシュトランスレーションレイヤ部１２０Ａがファイルの消去レベルを参照し、選択された消去レベルに合わせて、ブロックイレースまたはデアロケート（割り当て解除）の命令をＮＡＮＤ型フラッシュメモリＩ／Ｆ制御部１３０に出力する。
なお、ガベージコレクションは、ＵＮＭＡＰコマンドおよびＴＲＩＭコマンドを受信したときに、同時に、バックグラウンドで実行してもよい。
例えば、図１０に示すメモリシステム１Ａ上のブロック＃３にあるファイルの更新前のデータが無効化される。この時、第４の実施形態に係るメモリシステム１Ａは、ファイルの更新前のデータに対して、ファイルの消去レベルを参照することにより、消去レベルが高い場合、ブロック＃３にあるファイルの無効データがすぐにブロックイレースされるため、セキュリティレベルを向上することができる。
図１１は、第４の実施形態に係るフラッシュトランスレーションレイヤ部の動作フローを説明するフローチャートである。
ステップＳ２１において、図９に示すフラッシュトランスレーションレイヤ部１２０Ａは、例えば、ホストＩ／Ｆ制御部１００からＵＮＭＡＰまたはＴＲＩＭコマンドを受信する。また、ＵＮＭＡＰまたはＴＲＩＭコマンドにＬＢＡを含むため、ファイル情報管理部１１０からファイル識別子を受信する。
ステップＳ２２において、フラッシュトランスレーションレイヤ部１２０Ａは、ＵＮＭＡＰまたはＴＲＩＭコマンドで指定されたＬＢＡをＰＢＡに変換し、ＰＢＡとデータサイズの情報をＮＡＮＤ型フラッシュメモリＩ／Ｆ制御部１３０に出力する。
ステップＳ２３において、フラッシュトランスレーションレイヤ部１２０Ａは、最適化によって書き込み元のファイルを無効化する際に、ファイル識別子に基づいて、消去レベルを選択する。
ステップＳ２４において、フラッシュトランスレーションレイヤ部１２０Ａは、ファイル識別子から読み取った消去レベルに基づいて、無効化した書き込み元のファイルのあるＮＡＮＤブロックの消去方法を選択する。
ファイル識別子から読み取った消去レベルが高い（例えば、消去レベルの値が１）場合、処理はステップＳ２５に進む。また、ファイル識別子から読み取った消去レベルが低い（例えば、消去レベルの値が０）場合、処理はステップＳ２６に進む。
ステップＳ２５において、フラッシュトランスレーションレイヤ部１２０Ａは、この選択された消去レベルに合わせて、無効化した書き込み元のファイルのあるＮＡＮＤブロックに対して、例えば、ＮＡＮＤブロックイレース（ブロック消去）を実行する命令をＮＡＮＤ型フラッシュメモリＩ／Ｆ制御部１３０に出力する。
ステップＳ２６において、フラッシュトランスレーションレイヤ部１２０Ａは、この選択された消去レベルに合わせて、例えば、デアロケート（割り当て解除）を実行する命令をＮＡＮＤ型フラッシュメモリＩ／Ｆ制御部１３０に出力する。
上述のように、メモリシステム１Ａの一例であるＳＳＤは、ＵＮＭＡＰまたはＴＲＩＭコマンドを受信する。このとき、ＵＮＭＡＰまたはＴＲＩＭコマンド、およびガベージコレクションによって生成された無効データについて消去レベルの高いファイルは、メモリシステム１Ａ上ですぐに削除できるようになるため、消去したファイルが復元されにくくなりメモリシステム１Ａのセキュリティレベルがさらに向上することができる。
他の構成、メモリシステムの動作フローおよび効果は、図１～図７に示した第１の実施形態と同じである。
［第５の実施形態］
図１２は、第５の実施形態に係るメモリシステム１Ｂの構成を説明するブロック図である。
第４の実施形態に係るメモリシステム１Ａでは、図９に示すホストＩ／Ｆ制御部１００は、ホスト２からＵＮＭＡＰまたはＴＲＩＭコマンドを受信する。また、図９に示すファイル情報管理部１１０は、ファイルの消去レベルを管理し、ファイルの消去レベルが高い場合、ブロックイレースする。
これに対し、第５の実施形態に係るメモリシステム１Ｂでは、図１２に示すホストＩ／Ｆ制御部１００Ｂは、ファイル削除コマンド機能をさらに備える。また、ホストＩ／Ｆ制御部１００Ｂは、ファイル情報管理部１１０Ｂから出力された削除可能なファイル情報を受信し、ホスト２へ削除可能なファイル情報を出力する。
ファイル情報管理部１１０Ｂは、削除可能なファイルの候補を抽出し、削除可能なファイル情報をホストＩ／Ｆ制御部１００Ｂへ出力する。
なお、削除可能なファイル情報は、例えば、第２の実施形態で求めたファイルの経過時間を基づいて削除可能なファイルの候補を抽出してもよい。また、第３の実施形態で求めた機械学習によって求めたファイルを削除可能なファイルの候補を抽出してもよい。
すなわち、メモリシステム１Ｂは、ファイル情報管理部１１０Ｂが削除可能なファイル情報を抽出し、ホストＩ／Ｆ制御部１００Ｂへ出力する。さらに、ホストＩ／Ｆ制御部１００Ｂは、ホスト２に削除可能なファイル情報を出力する。次に、ホスト２は、ファイル情報管理部１１０Ｂからの削除可能なファイル情報に対してファイル削除要求をホストＩ／Ｆ制御部１００Ｂへ出力する。
図１３は、第５の実施形態に係るホストＩ／Ｆ制御部１００Ｂがファイル削除要求を受信したときの動作フローを説明するフローチャートである。
ステップＳ３１において、ホストＩ／Ｆ制御部１００Ｂは、ホスト２からファイル削除要求を受信する。
ステップＳ３２において、ホストＩ／Ｆ制御部１００Ｂは、ファイル情報管理部１１０Ｂが削除可能なファイル情報に基づいて、ホスト２が発行したファイル削除要求にあるファイルの消去レベルを高くし消去レベルを出力する。
ステップＳ３３において、ホストＩ／Ｆ制御部１００Ｂは、ファイル削除要求にあるファイルのＬＢＡを出力する。
他の構成、メモリシステムの動作フローおよび効果は、図９～１１に示した第４の実施形態と同じである。
［第６の実施形態］
図１４は、第６の実施形態に係るメモリシステム１Ｃの構成を説明するブロック図である。
第６の実施形態は、第１の実施形態に係るメモリシステム１に対し、動作モード切り替え閾値設定部１４０と、比較器１５０をさらに備える。
さらに、第６の実施形態に係るフラッシュトランスレーションレイヤ部１２０Ｃは、第１の実施形態に係るフラッシュトランスレーションレイヤ部１２０の機能に加えて、例えば、ＮＡＮＤブロックの空きの残りの物理ブロック数の情報を比較器１５０へ出力する。
また、フラッシュトランスレーションレイヤ部１２０Ｃは、比較器１５０によって判定された動作モードを受信し、動作モードを切り替える機能が追加されている。
なお、第６の実施形態に係るメモリシステム１ＣのＮＡＮＤ型フラッシュメモリ２０のＮＡＮＤブロックにデータを配置する動作モードは、第１の実施形態に係るメモリシステム１と同じである（動作モードＡ）。
動作モード切り替え閾値設定部１４０は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ２０の残りの空きＮＡＮＤブロックが少なくなってきたとき、動作モードを切り替えるための予め定めた閾値を設定する。以下の説明において、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ２０の残りの空きＮＡＮＤブロックが少なくなってきたとき、切り替えるための予め定めた閾値を動作モード切り替え閾値という。
動作モード切り替え閾値設定部１４０は、予め定めた閾値を比較器１５０に出力する。
比較器１５０は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ２０のＮＡＮＤブロックにファイル配置する動作モードを切り替える。比較器１５０の詳細な動作については、後で説明する。
図１５は、第６の実施形態に係る比較器１５０の動作フローを説明するフローチャートである。
ステップＳ４１において、比較器１５０は、動作モード切り替え閾値設定部１４０から動作モード切り替え閾値を取得する。
ステップＳ４２において、比較器１５０は、フラッシュトランスレーションレイヤ部１２０ＣからＮＡＮＤ型フラッシュメモリ２０の空きの残り物理ブロック数を取得する。以下の説明において、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ２０の空きの残り物理ブロック数を残りブロック数という。
ステップＳ４３において、残りブロック数が動作モード切り替え閾値より少ない場合、
処理は、ステップＳ４４に進む。残りブロック数が動作モード切り替え閾値より多い場合、処理は、ステップＳ４５に進む。
ステップＳ４４において、比較器１５０は、残りブロック数が動作モード切り替え閾値より少ないため、動作モードＢをフラッシュトランスレーションレイヤ部１２０Ｃに出力する。動作モードＢの詳細な動作については、後で説明する。
ステップＳ４５において、比較器１５０は、残りブロック数が動作モード切り替え閾値より多いため、第１から第５の実施形態と同様に、動作モードＡをフラッシュトランスレーションレイヤ部１２０Ｃに出力する。
他の構成、メモリシステムの動作フローおよび効果は、図１～図７に示した第１の実施形態と同じである。
［第７の実施形態］
第７の実施形態は、図１４に示すメモリシステム１Ｃの動作モードＡに対し、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ２０のＮＡＮＤブロックに配置する動作モードが、動作モードＢである。
図１６Ａは、第７の実施形態に係るＮＡＮＤブロックに書き込む動作モードＢを説明する図である。図１６Ｂは、図１６Ａに示すＮＡＮＤブロックのファイルを他のＮＡＮＤブロックへコピーする例を説明する図である。図１６Ｃは、図１６Ｂに示すＮＡＮＤブロックのファイルをコピーした後、ＮＡＮＤブロックを消去する例を説明する図である。
具体的には、まず、図１５に示すステップＳ４３において、残りブロック数が動作モード切り替え閾値より少ないと判断し、ステップＳ４４に進み、動作モードＢをフラッシュトランスレーションレイヤ部１２０Ｃに動作モードＢを出力する。
次に、図１１に示すステップＳ２２において、データ書き込み先のＬＢＡをＰＢＡに変換するとき、図１４に示すフラッシュトランスレーションレイヤ部１２０Ｃは、ファイル識別子が異なるデータを同じＮＡＮＤブロックに割り当てる。
つまり、フラッシュトランスレーションレイヤ部１２０Ｃは、図１６Ａに示すように、一方のファイル識別子のファイルＣに対してＮＡＮＤ型フラッシュメモリ２０の物理アドレスであるＮＡＮＤブロック＃３を割り当てる。また、他方の異なるファイル識別子のファイルＤに対してＮＡＮＤ型フラッシュメモリ２０の物理アドレスであるＮＡＮＤブロック＃３を割り当てる。
このように、フラッシュトランスレーションレイヤ部１２０Ｃが１つのＮＡＮＤ型フラッシュメモリ２０のＮＡＮＤブロックに複数のファイルを配置する動作モードを動作モードＢという。
この動作モードＢにおいて、図１６Ａに示すファイルＤについてホスト２からＵＮＭＡＰコマンドを受信した場合について説明する。なお、ここでは、一例としてＵＮＭＡＰコマンドを例にしたが、ＴＲＩＭコマンドまたは削除コマンドでもよい。すなわち、ホスト２からのコマンドによって、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ２０のＮＡＮＤブロックが無効化したブロックが発生する場合を想定する。
具体的には、ホスト２からＵＮＭＡＰコマンドおよびホスト２からの指示で消去レベルを高く設定した場合、図１１に示すステップＳ２４において、消去レベルが高いと判断され、ステップＳ２５において、ＮＡＮＤブロックイレースの実行する命令をＮＡＮＤ型フラッシュメモリＩ／Ｆ制御部１３０に出力する。
このＮＡＮＤブロックイレースの実行する命令の結果、図１６Ｂに示すように、ＮＡＮＤブロック＃３にあるファイルＤを無効化し、ＮＡＮＤブロック＃３にあるファイルＣをＮＡＮＤブロック＃Ｎにコピーする。次に、図１６Ｃに示すように、ＮＡＮＤブロック＃３を一括消去する。
他の構成、メモリシステムの動作フローおよび効果は、図１４に示した第６の実施形態と同じである。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で嫉視されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ・・・メモリシステム、
２・・・ホスト、
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ・・・コントローラ、
１００、１００Ｂ・・・ホストＩ／Ｆ制御部、
１１０、１１０Ｂ・・・ファイル情報管理部、
１２０、１２０Ａ、１２０Ｃ・・・フラッシュトランスレーションレイヤ部、
１３０・・・ＮＡＮＤ型フラッシュメモリＩ／Ｆ制御部、
１４０・・・動作モード切り替え閾値設定部、
１５０・・・比較器、
２０・・・不揮発性半導体メモリ。

Claims (7)

  1. 複数のＮＡＮＤブロックを有する不揮発性半導体メモリと、
    前記不揮発性半導体メモリへのデータの書き込みを制御するコントローラとを具備し、
    前記コントローラは、
    書き込みコマンド情報を受信するホストＩ／Ｆ制御部と、
    前記ホストＩ／Ｆ制御部から受信した前記書き込みコマンド情報にライトデータの位置を示すファイル配置情報があるとき、前記ファイル配置情報に対応するファイルに消去レベルを割り当て、ファイル名、ファイルサイズ、および前記消去レベルを組とするファイル識別子を出力するファイル情報管理部と、
    前記ホストＩ／Ｆ制御部から受信した前記書き込みコマンド情報および前記ファイル情報管理部から受信した前記ファイル識別子に基づいて、１つまたは複数の前記ＮＡＮＤブロックに１つの前記ファイルを配置するフラッシュトランスレーションレイヤ部と、
    を備えるメモリシステム。
  2. 前記ファイル情報管理部は、
    受信した前記書き込みコマンド情報のうちのファイルの最終更新日時の情報をさらに抽出し、
    前記ファイルの最終更新日時から現在までの経過時間を算出し、この前記経過時間に基づいて消去レベルを割り当てる、
    請求項１に記載のメモリシステム。
  3. 前記ファイル情報管理部は、
    受信した前記書き込みコマンド情報のうちのファイルの作成日時およびファイルの最後にオープンした日を抽出し、抽出した前記ファイルの作成日時および前記ファイルの最後にオープンした日に基づいて、ファイルの使用頻度を算出し、削除可能なファイルを推定して消去レベルを割り当てる、
    請求項１に記載のメモリシステム。
  4. 前記フラッシュトランスレーションレイヤ部は、
    ＵＮＭＡＰまたはＴＲＩＭコマンド、およびガベージコレクションを実行するとき、無効化された前記ＮＡＮＤブロックについて前記消去レベルの高いファイルは、ＮＡＮＤブロックイレースを実施し、消去レベルの低いファイルはデアロケートをするかを選択する、
    請求項１から３のうちのいずれか１項に記載のメモリシステム。
  5. 前記ホストＩ／Ｆ制御部は、
    前記ファイル情報管理部から消去レベルの高い削除可能なファイルの候補を受信し、
    前記削除可能なファイルの候補を出力し、
    前記削除可能なファイルの候補に対するファイル削除要求を受信し、
    前記ファイル情報管理部へ前記ファイル削除要求を出力する
    請求項１から４のうちのいずれか１項に記載のメモリシステム。
  6. 複数のＮＡＮＤブロックを有する不揮発性半導体メモリと、
    前記不揮発性半導体メモリへのデータの書き込みを制御するコントローラとを具備し、
    前記コントローラは、
    書き込みコマンド情報を受信するホストＩ／Ｆ制御部と、
    前記ホストＩ／Ｆ制御部から受信した前記書き込みコマンド情報にライトデータの位置を示すファイル配置情報があるとき、前記ファイル配置情報に対応するファイルに消去レベルを割り当て、ファイル名、ファイルサイズ、および前記消去レベルを組とするファイル識別子を出力するファイル情報管理部と、
    前記ホストＩ／Ｆ制御部から受信した前記書き込みコマンド情報および前記ファイル情報管理部から受信した前記ファイル識別子に基づいて、１つまたは複数の前記ＮＡＮＤブロックに１つの前記ファイルを配置するフラッシュトランスレーションレイヤ部と、
    残りの空きＮＡＮＤブロックが少なくなってきたときに動作モードを切り替えるための予め定めた閾値を設定する動作モード切り替え閾値設定部と、
    前記動作モード切り替え閾値設定部から受信した前記閾値と前記フラッシュトランスレーションレイヤ部から受信した前記残りの空きＮＡＮＤブロックの数に基づいて、動作モードを出力する比較器と、を備えるメモリシステム。
  7. 前記フラッシュトランスレーションレイヤ部は、
    前記比較器から受信した前記動作モードを受信し、
    １つの前記ＮＡＮＤブロックに複数の前記ファイルを配置し、
    前記消去レベルを選択して消去方法を選択する、
    請求項６に記載のメモリシステム。
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