JP6778170B2 - 持続性記憶装置からデータを読み取る方法およびシステム、ならびに非一時的記憶媒体 - Google Patents
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Description
記憶システムについての1つの重要な性能測定基準は、記憶システムに記憶されるデータの取り出しに関連するレイテンシーである。記憶システムの性能は、読み取りレイテンシーを低下させることによって向上する。記憶システムについての読み取りレイテンシーは、記憶システムが記憶媒体からエラーのないデータを確実に取り出すことが出来る場合に低下し得る。エラーのないデータが取り出されない場合、記憶システムは、取り出されたデータからエラーを取り除くために、付加的な動作を行ない得る。たとえば、記憶システムは、エラー修正コード(ECC)および/またはRAIDなどのエラー修正機構を使用し、取り出されたデータからエラーを取り除き得る、または他の方法としてエラーのないデータを生成し得る。エラー修正機構を使用すると、読み取りレイテンシーが上昇することとなり、これに対応して性能の低下が起こる。
概して、1つの局面において、本発明は、持続性記憶装置からデータを読み取る方法に関し、方法は、データについてのクライアント読み取り要求をクライアントから受け取るステップを含み、クライアント読み取り要求は論理アドレスを含み、方法はさらに、論理アドレスに対応する物理アドレスを判定するステップを含み、物理アドレスは持続性記憶装置における物理ページについてのページ番号を含み、方法はさらに、物理アドレスと論理アドレスとからなるグループから選択される1つを使用してデータについての保持時間を判定するステップと、物理ページに関連付けられたプログラム/消去(P/E)サイクル値を判定するステップと、P/Eサイクル値、保持時間、ページ番号を使用して少なくとも1つの読み取り閾値を取得するステップと、少なくとも1つの読み取り閾値を含む制御モジュール読み取り要求を記憶モジュールに対して発するステップとを含み、記憶モジュールは物理ページを含み、方法はさらに、少なくとも1つの読み取り閾値を使用してデータを物理ページから取得するステップを含む。
ードを含み、コンピュータ読み取り可能プログラムコードがコンピュータプロセッサによって実行されると、コンピュータプロセッサは、データについてのクライアント読み取り要求をクライアントから受け取り、クライアント読み取り要求は論理アドレスを含み、コンピュータプロセッサはさらに、論理アドレスに対応する物理アドレスを判定し、物理アドレスは持続性記憶装置における物理ページについてのページ番号を含み、コンピュータプロセッサはさらに、物理アドレスと論理アドレスとからなるグループから選択される1つを使用してデータについての保持時間を判定し、物理ページに関連付けられたプログラム/消去(P/E)サイクル値を判定し、P/Eサイクル値、保持時間、およびページ番号を使用して少なくとも1つの読み取り閾値を取得し、少なくとも1つの読み取り閾値を含む制御モジュール読み取り要求を発し、記憶モジュールは物理ページを含み、コンピュータプロセッサはさらに、少なくとも1つの読み取り閾値を使用して物理ページからデータを取得する。
本発明の具体的な実施形態は、添付の図面を参照してここで詳細に記載される。本発明の実施形態についての以下の詳細な記載においては、本発明についてのより十分な理解を提供するために、多くの具体的な詳細が述べられる。しかしながら、本発明がこれらの具体的な詳細が無くとも実施され得ることは当業者にとって明白である。他の場合において、記載が不必要に複雑化することを避けるべく、周知の特徴については詳細に記載されていない。
を動的に変更することによって固体記憶装置の利用を向上させることに関連する。より具体的には、本発明の実施形態は、以前に固体記憶装置に記憶されたデータを読み取る時に使用する適切な読み取り閾値を判定するためにP/Eサイクル値、保持時間、およびページ番号を使用することに関する。読み取り要求ごとに読み取り閾値を動的に変化させる能力により、エラーのないデータをより多く固体記憶装置から取り出すことができる。エラーのないデータが固体記憶装置から取り出される場合、エラー修正機構を実施する必要はない。結果として、システムの性能が向上する。
PCI)、PCI−Express(PCIe)、PCI−eXtended(PCI−X)、不揮発性メモリExpress(NVMe)、PCI−Expressファブリックにわたる不揮発性メモリExpress(NVMe)、イーサネット(登録商標)ファブリックにわたる不揮発性メモリExpress(NVMe)、およびInfinibandファブリックにわたる不揮発性メモリExpress(NVMe)のうちの1つ以上のプロトコルを使用して記憶機器(102)と通信するように構成される。当業者は、本発明が上記のプロトコルに限定されないことを理解するであろう。
憶機器(104A,104B,104C,104D)にクライアント(100A,100M)が接続されるシステムを示す。この構成において、各クライアント(100A,100M)は記憶機器(104A,104B,104C,104D)のうちの1つ以上に接続されるが、個々の記憶機器(104A,104B,104C,104D)間の通信は無い。
シングルコアもしくはマルチコアの電子回路のグループである。本発明の一実施形態において、プロセッサ(208)は、複雑命令セット(CISC)アーキテクチャまたは縮小命令セット(RISC)アーキテクチャを使用して実施され得る。本発明の1つ以上の実施形態において、プロセッサ(208)は、ルートコンプレックス(PCIeプロトコルによって定義される)を含む。本発明の一実施形態において、制御モジュール(200)がルートコンプレックス(これはプロセッサ(208)に統合され得る)を含む場合、メモリ(210)はルートコンプレックスを介してプロセッサ(208)に接続される。代替的に、メモリ(210)は、他の二地点間接続機構を使用してプロセッサ(208)に直接的に接続される。本発明の一実施形態において、メモリ(210)は、動的ランダムアクセスメモリ(DRAM)、シンクロナスDRAM、SDR SDRAM、およびDD
R SDRAMを含むがこれらに限定されない任意の揮発性メモリに対応する。
とを理解するであろう。
タの所与の保持時間、データが記憶される物理的位置のP/Eサイクル値、およびデータが記憶されるページのページ番号について、固体メモリモジュールから取り出されるデータにおけるビットエラーレート(BER)が最も低くなる読み取り閾値である。
(ステップ506において判定される)がP/Eサイクル値の閾値を上回る場合、および/または保持時間(ステップ504において判定される)が保持時間の閾値を上回る場合、ステップ508において記載されたルックアップが行われる。
クライアント(600)が発するシナリオについて考える。制御モジュール(604)は、制御モジュール上のプロセッサ(606)とメモリ(608)に記憶される1つ以上のインメモリデータ構造(610)とを使用し、図5Aに記載の方法を用いて、クライアント読み取り要求を受け取り、制御部読み取り要求(612)を生成する。より具体的には、制御モジュールは、1つ以上のインメモリデータ構造(610)を使用し、論理アドレスに対応する物理アドレス(PA)を判定する。さらに、制御モジュールは、1つ以上のインメモリデータ構造(610)および物理アドレスを使用し、物理アドレスに記憶されたデータの発生時間を判定する。次に、制御モジュールは、物理アドレスに記憶されたデータの保持時間を判定するために、発生時間と、クライアント読み取り要求が受け取られた時間とを使用する。制御モジュールは、少なくとも1つの読み取り閾値を取得するために、<保持時間,P/Eサイクル値,ページ番号>のインデックスを使用してインメモリデータ構造におけるルックアップを行なう。ここで、P/Eサイクル値はインメモリデータ構造のうちの1つから取得され、ページ番号は物理アドレスから抽出される。
Claims (17)
- 持続性記憶装置からデータを読み取る方法であって、方法は、
コンピュータプロセッサが、第1のデータについての第1のクライアント読み取り要求をクライアントから受け取るステップを備え、前記第1のクライアント読み取り要求は第1の論理アドレスを含み、方法はさらに、
前記コンピュータプロセッサが、前記第1の論理アドレスに対応する第1の物理アドレスを判定するステップを備え、物理アドレスは前記持続性記憶装置における物理ページについてのページ番号を含み、前記第1の物理アドレスは第1の物理ページについての第1のページ番号を含み、方法はさらに、
前記コンピュータプロセッサが、前記第1の物理アドレスに記憶された前記第1のデータについての第1の保持時間を判定するステップと、
前記コンピュータプロセッサが、前記第1の物理ページに関連付けられた第1のプログラム/消去(P/E)サイクル値を判定するステップと、
前記コンピュータプロセッサが、任意の保持時間、任意のページ番号および任意のP/Eサイクル値を各々が含む複数のタプルと、前記複数のタプルの各々に対応する複数の読み取り閾値との間の予め定められたマッピングに基づいて、前記第1の保持時間、前記第1のページ番号および前記第1のP/Eサイクル値を含む第1のタプルに対応する複数の第1の読み取り閾値を識別するステップとを備え、前記複数の第1の読み取り閾値は、少なくとも1つのデフォルト読み取り閾値と、少なくとも1つの非デフォルト読み取り閾値とを含み、方法はさらに、
前記コンピュータプロセッサが、前記複数の第1の読み取り閾値を含む第1の制御モジュール読み取り要求を、前記持続性記憶装置を含む記憶モジュールに対して発するステップを備え、前記持続性記憶装置は前記第1の物理ページを含み、前記第1の物理ページはマルチレベルセルを含み、方法はさらに、
前記記憶モジュールが、前記マルチレベルセルに対する複数の読み取り閾値として前記複数の第1の読み取り閾値を使用して前記第1のデータを前記第1の物理ページから取得するステップを備える、方法。 - 前記コンピュータプロセッサが、第2のデータについての第2のクライアント読み取り要求を前記クライアントから受け取るステップをさらに備え、前記第2のクライアント読み取り要求は第2の論理アドレスを含み、方法はさらに、
前記コンピュータプロセッサが、前記第2の論理アドレスに対応する第2の物理アドレスを判定するステップを備え、前記第2の物理アドレスは前記持続性記憶装置における第2の物理ページについての第2のページ番号を含み、方法はさらに、
前記コンピュータプロセッサが、前記第2の物理アドレスに記憶された前記第2のデータについての第2の保持時間を判定するステップと、
前記コンピュータプロセッサが、前記第2の物理ページに関連付けられた第2のP/Eサイクル値を判定するステップと、
前記コンピュータプロセッサが、前記予め定められたマッピングに基づいて、前記第2のP/Eサイクル値、前記第2の保持時間および前記第2のページ番号を含む第2のタプルに対応する複数の第2の読み取り閾値を識別するステップと、
前記コンピュータプロセッサが、前記複数の第2の読み取り閾値を含む第2の制御モジュール読み取り要求を前記記憶モジュールに対して発するステップとを備え、前記持続性記憶装置は前記第2の物理ページを含み、前記第2の物理ページはマルチレベルセルを含み、前記第2の物理ページは前記第1の物理ページとは異なり、方法はさらに、
前記記憶モジュールが、前記マルチレベルセルに対する複数の読み取り閾値として前記複数の第2の読み取り閾値を使用して前記第2の物理ページから前記第2のデータを取得するステップを備える、請求項1に記載の方法。 - 前記物理ページは、前記持続性記憶装置における固体モジュール上に位置し、前記固体モジュールはマルチレベルセル(MLC)を含む、請求項1または2に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのデフォルト読み取り閾値は、A閾値、B閾値、およびC閾値からなる閾値のグループから選択された少なくとも1つに適用され、前記少なくとも1つの非デフォルト読み取り閾値は前記閾値のグループから選択された別の少なくとも1つに適用される、請求項3に記載の方法。
- 前記第1の保持時間を判定するステップは、
前記第1の物理ページに前記第1のデータが書き込まれた第1の時間を判定するステップと、
前記第1のクライアント読み取り要求に関連付けられた第2の時間を判定するステップと、
前記第1の時間および前記第2の時間を使用して前記第1の保持時間を判定するステップとを含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。 - 前記記憶モジュールには制御モジュールが動作的に接続され、
前記制御モジュールは、前記コンピュータプロセッサとメモリとを含み、
前記第1の時間は、前記メモリにおけるインメモリデータ構造から取得される、請求項5に記載の方法。 - 前記第2の時間は、前記第1のクライアント読み取り要求から取得される、請求項5または6に記載の方法。
- 前記複数の第1の読み取り閾値を識別するステップは、インメモリデータ構造においてルックアップを行なうステップを含み、前記インメモリデータ構造は複数のエントリーを含み、前記複数のエントリーの各々は、複数の読み取り閾値を含み、前記複数のエントリーの1つのエントリーは、前記第1のタプル、前記少なくとも1つのデフォルト読み取り閾値および前記少なくとも1つの非デフォルト読み取り閾値を含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記複数の読み取り閾値の少なくとも1つの読み取り閾値は電圧値を含む、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記複数の読み取り閾値の少なくとも1つの読み取り閾値はシフト値を含み、前記シフト値は、デフォルト読み取り閾値の電圧シフトに対応する、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記P/Eサイクル値は、P/Eサイクル値範囲である、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
- システムであって、
記憶モジュール制御部と持続性記憶装置とを含む記憶モジュールと、
前記記憶モジュールおよびクライアントに動作的に接続される制御モジュールとを備え、
前記制御モジュールは、
第1のデータについての第1のクライアント読み取り要求をクライアントから受け取り、前記第1のクライアント読み取り要求は第1の論理アドレスを含み、前記制御モジュールはさらに、
前記第1の論理アドレスに対応する第1の物理アドレスを判定し、物理アドレスは前記持続性記憶装置における物理ページについてのページ番号を含み、前記第1の物理アドレスは第1の物理ページについての第1のページ番号を含み、前記制御モジュールはさらに、
前記第1の物理アドレスに記憶された前記第1のデータについての第1の保持時間を判定し、
前記第1の物理ページに関連付けられた第1のプログラム/消去(P/E)サイクル値を判定し、
任意の保持時間、任意のページ番号および任意のP/Eサイクル値を各々が含む複数のタプルと、前記複数のタプルの各々に対応する複数の読み取り閾値との間の予め定められたマッピングに基づいて、前記第1の保持時間、前記第1のページ番号および前記第1のP/Eサイクル値を含む第1のタプルに対応する複数の第1の読み取り閾値を識別し、前記複数の第1の読み取り閾値は、少なくとも1つのデフォルト読み取り閾値と、少なくとも1つの非デフォルト読み取り閾値とを含み、前記制御モジュールはさらに、
前記複数の第1の読み取り閾値を含む第1の制御モジュール読み取り要求を前記記憶モジュールに対して発し、前記持続性記憶装置は前記第1の物理ページを含み、前記第1の物理ページはマルチレベルセルを含み、
前記記憶モジュールは、
前記第1の制御モジュール読み取り要求を受け取り、
前記第1の制御モジュール読み取り要求における前記複数の第1の読み取り閾値を、前記マルチレベルセルに対する複数の読み取り閾値として使用して前記第1の物理ページから前記第1のデータを取得する、システム。 - 前記持続性記憶装置はフラッシュメモリを含み、前記物理ページは前記フラッシュメモリ内に位置する、請求項12に記載のシステム。
- 前記フラッシュメモリは、NORフラッシュメモリとNANDフラッシュメモリとからなるグループから選択される1つである、請求項13に記載のシステム。
- コンピュータ読み取り可能プログラムであって、前記コンピュータ読み取り可能プログラムがコンピュータプロセッサによって実行されると、コンピュータプロセッサは、
第1のデータについての第1のクライアント読み取り要求をクライアントから受け取り、前記第1のクライアント読み取り要求は第1の論理アドレスを含み、コンピュータプロセッサはさらに、
前記第1の論理アドレスに対応する第1の物理アドレスを判定し、物理アドレスは持続性記憶装置における物理ページについてのページ番号を含み、前記第1の物理アドレスは第1の物理ページについての第1のページ番号を含み、コンピュータプロセッサはさらに、
前記第1の物理アドレスに記憶された前記第1のデータについての第1の保持時間を判定し、
前記第1の物理ページに関連付けられた第1のプログラム/消去(P/E)サイクル値を判定し、
任意の保持時間、任意のページ番号および任意のP/Eサイクル値を各々が含む複数のタプルと、前記複数のタプルの各々に対応する複数の読み取り閾値との間の予め定められたマッピングに基づいて、前記第1の保持時間、前記第1のページ番号および前記第1のP/Eサイクル値を含む第1のタプルに対応する複数の第1の読み取り閾値を識別し、前記複数の第1の読み取り閾値は、少なくとも1つのデフォルト読み取り閾値と、少なくとも1つの非デフォルト読み取り閾値とを含み、コンピュータプロセッサはさらに、
前記複数の第1の読み取り閾値を含む第1の制御モジュール読み取り要求を、前記持続性記憶装置を含む記憶モジュールに対して発し、前記持続性記憶装置は前記第1の物理ページを含み、前記第1の物理ページはマルチレベルセルを含み、コンピュータプロセッサはさらに、
前記記憶モジュールに、前記マルチレベルセルに対する複数の読み取り閾値として前記複数の第1の読み取り閾値を使用して前記第1の物理ページから前記第1のデータを取得させる、コンピュータ読み取り可能プログラム。 - 前記制御モジュールはさらに、
第2のデータについての第2のクライアント読み取り要求を前記クライアントから受け取り、前記第2のクライアント読み取り要求は第2の論理アドレスを含み、前記制御モジュールはさらに、
前記第2の論理アドレスに対応する第2の物理アドレスを判定し、前記第2の物理アドレスは前記持続性記憶装置における第2の物理ページについての第2のページ番号を含み、前記制御モジュールはさらに、
前記第2の物理アドレスに記憶された前記第2のデータについての第2の保持時間を判定し、
前記第2の物理ページに関連付けられた第2のP/Eサイクル値を判定し、
前記予め定められたマッピングに基づいて、前記第2のP/Eサイクル値、前記第2の保持時間および前記第2のページ番号を含む第2のタプルに対応する複数の第2の読み取り閾値を識別し、
前記複数の第2の読み取り閾値を含む第2の制御モジュール読み取り要求を前記記憶モジュールに対して発し、前記持続性記憶装置は前記第2の物理ページを含み、前記第2の物理ページはマルチレベルセルを含み、前記第2の物理ページは前記第1の物理ページとは異なり、
前記記憶モジュールはさらに、
前記マルチレベルセルに対する複数の読み取り閾値として前記複数の第2の読み取り閾値を使用して前記第2の物理ページから前記第2のデータを取得する、請求項12に記載のシステム。 - コンピュータ読み取り可能プログラムであって、前記コンピュータ読み取り可能プログラムがコンピュータプロセッサによって実行されると、コンピュータプロセッサは、さらに、
第2のデータについての第2のクライアント読み取り要求を前記クライアントから受け取り、前記第2のクライアント読み取り要求は第2の論理アドレスを含み、コンピュータプロセッサはさらに、
前記第2の論理アドレスに対応する第2の物理アドレスを判定し、前記第2の物理アドレスは前記持続性記憶装置における第2の物理ページについての第2のページ番号を含み、コンピュータプロセッサはさらに、
前記第2の物理アドレスに記憶された前記第2のデータについての第2の保持時間を判定し、
前記第2の物理ページに関連付けられた第2のP/Eサイクル値を判定し、
前記予め定められたマッピングに基づいて、前記第2のP/Eサイクル値、前記第2の保持時間および前記第2のページ番号を含む第2のタプルに対応する複数の第2の読み取り閾値を識別し、
前記複数の第2の読み取り閾値を含む第2の制御モジュール読み取り要求を前記記憶モジュールに対して発し、前記持続性記憶装置は前記第2の物理ページを含み、前記第2の物理ページはマルチレベルセルを含み、前記第2の物理ページは前記第1の物理ページとは異なり、コンピュータプロセッサはさらに、
前記記憶モジュールに、前記マルチレベルセルに対する複数の読み取り閾値として前記複数の第2の読み取り閾値を使用して前記第2の物理ページから前記第2のデータを取得させる、請求項15に記載のコンピュータ読み取り可能プログラム。
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