KR102147970B1 - 비휘발성 메모리 기반의 스토리지 디바이스의 복구 방법 및 상기 스토리지 디바이스를 포함하는 전자 시스템의 동작 방법 - Google Patents

비휘발성 메모리 기반의 스토리지 디바이스의 복구 방법 및 상기 스토리지 디바이스를 포함하는 전자 시스템의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

비휘발성 메모리 기반의 스토리지 디바이스의 복구 방법 및 상기 스토리지 디바이스를 포함하는 전자 시스템의 동작 방법이 개시된다. 본 발명의 스토리지 디바이스의 복구 방법은 스토리지 디바이스의 불량시 서비스 센터를 방문하지 않고 어플리케이션 프로그램을 통해 사용자가 복구할 수 있는 복구 방법에 관한 것이다.

Description

비휘발성 메모리 기반의 스토리지 디바이스의 복구 방법 및 상기 스토리지 디바이스를 포함하는 전자 시스템의 동작 방법{METHOD OF REPARING NON-VOLATILE MEMORY BASED STORAGE DEVICE AND OPERATION METHOD OF ELECTRONIC SYSTEM INCLUDING THE STORAGE DEVICE}
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 스토리지 디바이스(storage device)에 관한 것으로, 특히 비휘발성 메모리 기반의 스토리지 디바이스 및 상기 스토리지 디바이스의 복구 방법에 관한 것이다.
SD 카드(Secure Digital Card) 나 SSD(Solid State Drive)와 같은 스토리지 디바이스의 사용처가 증가함에 따라 이와 관련된 오류도 많이 발생하고 있는 상황이다.
특히, 스토리지 디바이스의 인식 불량과 같은 심각한 불량에 대해서는 서비스 센터를 방문하여 복구할 수 밖에 없다. 서비스 센터를 방문하여 복구하는 방법은 사용자로 하여금 시간 및 비용의 손실을 초래하며, 또한, 서비스 센터의 고객 서비스(CS) 업무를 증가시킨다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 스토리지 디바이스의 불량시 서비스 센터를 방문하지 않고 사용자가 복구할 수 있는 복구 방법, 및 상기 스토리지 디바이스를 포함하는 전자 시스템의 동작 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 비휘발성 메모리를 포함하는 스토리지 디바이스의 복구 방법이 제공된다. 상기 스토리지 디바이스의 복구 방법은 상기 스토리지 디바이스에 전원이 인가되는 단계; 미리 정해진 부팅 시퀀스를 수행하는 단계; 상기 부팅 시퀀스를 수행하는 동안 또는 노말 모드에서의 동작 동안에 오류 발생 여부를 판단하는 단계; 판단 결과, 오류가 있는 경우 상기 비휘발성 메모리의 특정 시그너쳐 주소에 실패 시그너쳐를 기록하는 단계; 및 호스트로 오류 발생을 보고하고, 복구 모드로 진입하여 동작하는 단계; 및 상기 판단 결과, 오류가 없는 경우 노말 모드로 동작하는 단계를 포함한다.
상기 부팅 시퀀스를 수행하는 단계는 ROM에 기록된 ROM 코드를 실행하는 단계; 상기 비휘발성 메모리로부터 펌웨어 코드를 RAM에 로드하는 단계; 및 상기 비휘발성 메모리로부터 FTL 메타 데이터를 읽는 단계를 포함할 수 있다.
상기 오류 발생 여부를 판단하는 단계는 상기 FTL 메타 데이터에 오류가 있는지를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복구 모드로 진입하여 동작하는 단계는 상기 호스트의 복구 어플리케이션 프로그램에 의해 발급되는 FTL 포맷 명령을 수신하는 단계; 상기 FTL 포맷 명령에 응답하여 상기 FTL 메타 데이터를 초기화하는 단계; 및 상기 시그너처 주소의 상기 실패 시그너처를 해제하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 메타 데이터를 초기화하는 단계는 상기 메타 데이터를 포함하는 적어도 하나의 블록을 소거하는 단계; 및 초기 메타 데이터를 생성하여 상기 특정 주소에 기록하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 어플리케이션 프로그램을 이용하여 스토리지 디바이스를 복구하는 전자 시스템의 동작 방법이 제공된다.
상기 전자 시스템의 동작 방법은 상기 스토리지 디바이스에 전원을 인가하는 단계; 상기 스토리지 디바이스의 부팅 시퀀스 동안 또는 노말 모드에서의 동작 동안에 오류가 발생한 경우에, 상기 스토리지 디바이스로부터 출력되는 오류 발생 보고를 수신하는 단계; 상기 보고에 응답하여 사용자에게 상기 오류 발생을 표시하는 단계; 상기 사용자에게 복구 여부를 표시하는 단계; 및 상기 사용자의 복구 선택에 응답하여, 상기 스토리지 디바이스로 디바이스 복구 명령을 발급하는 단계를 포함한다.
상기 오류가 발생하는 경우는 FTL 메타 데이터에 오류가 발생한 경우를 포함하고, 상기 디바이스 복구 명령은 FTL 포맷 명령을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 비휘발성 메모리 기반 스토리지 디바이스의 불량시 서비스 센터를 방문하지 않고 사용자가 직접 복구할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 불필요하게 서비스 센터를 방문하는 일을 줄임으로써, 사용자 편의성을 향상시킬 수 있으며, 스토리지 디바이스의 제조사 입장에서도 CS 업무의 양을 줄임으로써, 비용을 절감할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 시스템을 나타내는 구성 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전자 시스템의 개략적인 소프트웨어 계층을 보여주는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전자 시스템을 나타내는 구성 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 디바이스의 개략적인 구성 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스토리지 디바이스의 복구 방법을 개략적으로 나타내는 플로우차트이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스토리지 디바이스의 복구 방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스토리지 디바이스의 복구 방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전자 시스템의 동작 방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 스토리지 디바이스의 복구 방법을 나타내는 플로우차트이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1구성 요소는 제2구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2구성 요소는 제1구성 요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 명세서에 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예는 비휘발성 메모리 기반 스토리지 디바이스의 불량을 사용자가 복구할 수 있는 방법을 제공한다. 특히, 본 발명의 실시예에서는 호스트의 어플리케이션 프로그램에 긴급 복구 기능을 제공한다. 이를 통해 사용자가 서비스 센터 방문 없이 스토리지 디바이스를 복구할 수 있는 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 시스템(10a)의 개략적인 구성 블록도이다. 도 1을 참조하면, 전자 시스템(10a)은 호스트(100a) 및 스토리지 디바이스(storage device, 200)를 포함한다.
호스트(100a)는 스토리지 디바이스(200)의 불량을 인식하고 긴급 복구 기능을 제공하는 디바이스 복구 어플리케이션을 실행할 수 있다.
스토리지 디바이스(200)는 사용자가 구매한 저장 장치로써 사용 중 인식 불량과 같은 치명적인 불량이 발생할 수 있는 저장 장치이다.
호스트(100a)는 프로세서(110), 메모리(120), 디바이스 인터페이스(130) 및 사용자 인터페이스(140)를 포함한다.
프로세서(110)는 호스트(100a)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(110)는 시스템-온-칩(SoC, System-on-Chip)으로 구현될 수 있다. 프로세서(110)는 범용 프로세서, 특수 목적 프로세서 등을 포함할 수 있다.
메모리(120)는 프로세서(110)의 동작 메모리일 수 있다. 메모리(120)는 프로세서(110)에 의해 구동되는 코드들 및 데이터를 저장할 수 있다.
메모리(120)는 리드 온리 메모리(ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM)를 포함할 수 있다. RAM은 DRAM, SRAM, SDRAM 등과 같은 휘발성 랜덤 액세스 메모리로 구현될 수도 있고, FRAM, PRAM, MRAM, RRAM 등과 같은 불휘발성 랜덤 액세스 메모리로 구현될 수도 있다.
디바이스 인터페이스(130)는 프로세서(110)와 스토리지 디바이스(200) 사이의 통신을 중개할 수 있다. 디바이스 인터페이스(130)는 프로세서(110)와 함께 하나의 반도체 집적 회로, 예컨대, SoC로 집적될 수 있다.
스토리지 디바이스(200)는 디바이스 인터페이스(130)를 통해 프로세서(110)와 통신할 수 있다. 스토리지 디바이스(200)는 프로세서(110)에 의해 액세스될 수 있다. 스토리지 디바이스(200)는 비휘발성 메모리를 포함하는 비휘발성 메모리 기반의 저장 장치일 수 있다.
스토리지 디바이스(200)는 호스트(100a)에 내장되는 임베디드 저장 장치, 예컨대, eMMC (embodied MultiMedia Card)를 포함할 수 있다.
스토리지 디바이스(200)는 호스트(100a)에 착탈 가능한 저장 장치, 예컨대, MMC (MultiMedia Card), 또는 SSD(solid state drive)를 포함할 수 있다.
사용자 인터페이스(140)는 프로세서(110)의 제어에 따라 사용자와 통신할 수 있다. 예를 들어, 사용자 인터페이스(140)는 키보드, 키패드, 버튼, 터치 패널, 터치 스크린, 터치 패드, 터치 볼, 마이크, 센서 등과 같은 사용자 입력 인터페이스들을 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스(140)는 LCD (Liquid Crystal Display), OLED (Organic Light Emitting Diode) 디스플레이 장치, AMOLED (Active Matrix OLED) 디스플레이 장치, LED, 스피커 등과 같은 사용자에게 데이터 등을 출력하기 위한 장치를 포함할 수 있다.
호스트(100a)는 도시된 구성요소들 외에 다른 구성요소들을 더 포함할 수 있다. 예컨대, 호스트(100a)는 네트워크 디바이스(미도시), 카메라 모듈(미도시) 등을 더 포함할 수 있다.
네트워크 디바이스(미도시)는 전자 시스템(10a)을 유선 네트워크 또는 무선 네트워크에 접속시킬 수 있는 장치를 의미한다. 카메라 모듈(미도시)은 광학 이미지를 전기적인 이미지로 변환할 수 있는 모듈을 의미한다.
전자 시스템(10a)은 PC(personal computer), 데이터 서버, 또는 휴대용 전자 장치로 구현될 수 있다.
휴대용 전자 장치는 랩탑(laptop) 컴퓨터, 이동 전화기, 스마트 폰 (smart phone), 태블릿 (tablet) PC, PDA(personal digital assistant), EDA (enterprise digital assistant), 디지털 스틸 카메라 (digital still camera), 디지털 비디오 카메라 (digital video camera), PMP(portable multimedia player), PND(personal navigation device 또는 portable navigation device), 휴대용 게임 콘솔(handheld game console), 또는 e-북(e-book)으로 구현될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 전자 시스템(10a)의 개략적인 소프트웨어 계층을 보여주는 블록도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 전자 시스템(10a)의 소프트웨어 계층은 어플리케이션(Applications, 101), 운영체제(OS) 및 디바이스 드라이버(Operating System/Device Driver, 103), 그리고 스토리지 디바이스(200)를 포함한다.
어플리케이션(101)은 호스트(100a)에 설치(install)되어 실행될 수 있는 응용 프로그램이다. 어플리케이션(101)은 디바이스 복구 어플리케이션(102)을 포함한다.
디바이스 복구 어플리케이션(102)은 호스트(100a)에 연결된 스토리지 디바이스(200)를 인식하여 불량 여부를 판단하고, 스토리지 디바이스(200)의 불량시 긴급 복구 기능을 제공할 수 있다.
운영체제 및 디바이스 드라이버(103)의 운영체제(OS)는 프로세서(110)에 의해 구동될 수 있다. 운영체제(OS)는 전자 시스템(10a)의 자원(예를 들어, 메모리, 연산력 등)을 관리할 수 있다. 운영체제(OS)는 어플리케이션들(101)에 자원을 배분할 수 있다. 운영체제(OS)는 어플리케이션들(101)의 요청에 따라, 전자 시스템(10a)의 하드웨어를 액세스할 수 있다.
디바이스 드라이버(DD: Device Driver)는 운영체제(OS)에 의해 생성되는 하드웨어 액세스 요청을 하드웨어에 의해 식별 가능한 명령으로 변환할 수 있다. 예컨대, 운영체제(OS)는 자원을 관리하는 논리 명령을 생성하고, 디바이스 드라이버(DD)는 운영체제(OS)에 의해 생성된 논리 명령을 물리 명령으로 변환할 수 있다.
스토리지 디바이스(200)는 OS/디바이스 드라이버(103)로부터 전송되는 명령에 의해 액세스될 수 있다.
스토리지 디바이스(200)는 표준화된 스토리지 디바이스 스펙, 예컨대, SD (Secure Digital) 카드, MMC, eMMC 혹은 SSD 스펙(specification)에 따라 제조될 수 있다. 이러한 스펙은 정상 커맨드 외에, 판매자 특화 명령(vendor specific command)를 허용한다. 정상 커맨드는 읽기 동작, 쓰기 동작 등과 같이 통상적으로 사용되는 동작들을 수행하기 위한 읽기 명령, 쓰기 명령 등을 포함할 수 있다. 판매자 특화 명령은 판매자 혹은 제조사가 동작을 정의할 수 있는 명령이다. 본 발명의 실시예에 따르면, 스토리지 디바이스(200)의 복구 기능을 제공하기 위한 데이터 백업 동작 및 FTL 포맷 동작 등의 특수 동작들이 정의되고, 판매자 특화 명령에 의해 실행될 수 있다.
복구 어플리케이션은 스토리지 디바이스(200)로 판매자 특화 명령을 발급할 수 있고, 또한, 스토리지 디바이스(200)로부터 판매자 특화 응답(예컨대, 후술하는 실패 보고)을 수신할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전자 시스템(10b)의 개략적인 구성 블록도이다. 도 3을 참조하면, 전자 시스템(10b)은 호스트(100b)와 외부 스토리지 디바이스(200b)를 포함한다.
호스트(100b)는 프로세서(110), 메모리(120), 디바이스 인터페이스(130), 사용자 인터페이스(140), 리더(135) 및 임베디드 스토리지 디바이스(200a)를 포함한다.
도 3의 전자 시스템(10b)의 구성 및 동작은 도 1의 전자 시스템(10a)의 구성 및 동작과 유사하므로, 설명의 중복을 피하기 위하여, 차이점 위주로 기술한다.
도 1의 전자 시스템(10a)과 비교하면, 도 3의 전자 시스템(10b)은 리더(135)를 더 포함한다. 도 3의 전자 시스템(10b)은 또한, 임베디드 스토리지 장치(200a)와 외부 스토리지 장치(200b)를 모두 포함할 수 있다.
리더(135)는 디바이스 인터페이스(130)를 통해 프로세서(110)와 통신할 수 있다. 리더(135)는 프로세서(110)의 제어에 따라, 외부 스토리지 장치(200b)를 제어할 수 있다.
외부 스토리지 장치(200b)는 도 1의 전자 시스템(10a)과 같이, 디바이스 인터페이스(150)를 통해 프로세서(110)와 통신할 수도 있고, 도 3의 전자 시스템(10b)과 같이, 리더(135) 및 디바이스 인터페이스(130)를 통해 프로세서(110)와 통신할 수도 있다.
리더(135)는 미리 정해진 통신 프로토콜에 따라 디바이스 인터페이스(130)와 통신한다. 예를 들어, 리더(135)는 USB 프로토콜에 따라 디바이스 인터페이스(130)와 통신할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 디바이스(200)의 개략적인 구성 블록도이다. 도 4를 참조하면, 스토리지 디바이스(200)는 디바이스 컨트롤러(210) 및 비휘발성 메모리(250)를 포함한다.
디바이스 컨트롤러(210)는 호스트(100a 또는 100b, 이하 100으로 통칭함)와 비휘발성 메모리(200) 사이에서 데이터 통신을 제어한다.
디바이스 컨트롤러(210)는 CPU(220), RAM(230), ROM(235), 및 호스트 인터페이스(240)를 포함한다.
CPU(220)는 스토리지 디바이스(200)의 동작을 전반적으로 제어한다.
CPU(220)는 호스트 인터페이스(240)를 통해 수신되는 커맨드 및 어드레스에 응답하여, 비휘발성 메모리(250)를 액세스할 수 있다.
RAM(230)는 CPU(220)의 동작 메모리일 수 있다. RAM(230)는 버퍼 메모리 또는 캐시 메모리일 수 있다. RAM(230)는 SRAM, DRAM, SDRAM, FRAM, PRAM, MRAM, RRAM 등과 같은 휘발성 또는 비휘발성 랜덤 액세스 메모리를 포함할 수 있다.
ROM(235)은 롬 코드(ROM 코드)를 저장할 수 있다. ROM 코드는 스토리지 디바이스(200)에 전원이 인가되면 가장 먼저 실행될 수 있다.
호스트 인터페이스(240)는 호스트(200)와의 통신을 중개할 수 있다.
호스트 인터페이스(240)는 호스트(200)로부터 발급되는 명령을 수신하고, 수신된 명령을 해석하고 해석의 결과에 따라 응답을 생성할 수 있다. 호스트 인터페이스(240)는 또한 명령에 따른 데이터를 호스트(200)로부터 수신하거나, 호스트(200)로 전송할 수 있다.
일 실시예에서 비휘발성 메모리(250)는 낸드(NAND) 플래시 메모리인 것으로 가정한다. 그러나, 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 비휘발성 메모리(250)는, FRAM, PRAM, MRAM, RRAM, EEPROM 등을 포함할 수 있다. 비휘발성 메모리(250)는 다수의 메모리 소자(CE0~CE3)를 포함할 수 있다.
비휘발성 메모리(250)는 또한, 다수의 메모리 블록들을 포함할 수 있다. 비휘발성 메모리(250)는 사용자가 데이터를 라이트하거나 리드할 수 있는 사용자 저장 영역과 사용자가 사용할 수 없는 비사용자 저장 영역으로 구분될 수 있다.
비사용자 저장 영역에는 특정 시그너처, 디바이스 펌웨어, 및 FTL(Flash Translation Layer) 메타 데이터가 저장될 수 있다. 일 실시예에서, 디바이스 복구 기능은 디바이스 펌웨어의 일부로 구현될 수 있다.
특정 시그너처는 후술하는 실패 시그너처, 또는 성공 시그너처를 의미한다.
메타 데이터는 디바이스 컨트롤러(210)에서 스토리지 장치(200)의 운영을 위해 관리하는 데이터로써, 예를 들면 논리 주소 대 물리 주소간 매핑 데이터, 메모리 블록의 속성(예컨대, 메모리 블록이 로그 블록인지 또는 프리 블록인지를 나타내는 데이터) 및 프리 블록의 개수에 대한 정보 등을 포함할 수 있다.
스토리지 디바이스(200)는 여러 원인에 의하여 불량이 발생할 수 있다.그 중 하나는 펌웨어(firmware)를 저장하는 비휘발성 메모리의 영역(예컨대, 낸드 플래시 메모리의 펌웨어 저장 영역)에 문제가 발생하여 펌웨어 자체가 깨진 경우이고, 다른 하나는 펌웨어는 정상적으로 로딩(Loading)이 되지만, FTL의 메타 데이터 정보에 불량이 발생하는 경우이다.
또한, 스토리지 디바이스(200)는 부팅 시퀀스의 수행 중에 불량이 발생할 수도 있고, 부팅 시퀀스가 정상적으로 이루어져서 노말 모드로 동작하는 도중에도 불량이 발생할 수 있다. 이와 같이, 스토리지 디바이스(200)에 불량(예컨대, 정정 불가능한 오류)가 발생하는 경우, 본 발명의 실시예에 따른 스토리지 디바이스의 복구 방법에 의하여 스토리지 디바이스를 복구할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스토리지 디바이스의 복구 방법을 개략적으로 나타내는 플로우차트이다.
이를 참조하면, 스토리지 디바이스(200)에 전원이 인가되면(S10), 스토리지 디바이스(200)는 먼저, 미리 정해진 부팅 시퀀스를 수행한다(S11). 부팅 시퀀스는 ROM 코드의 실행, 시그너처의 독출, 펌웨어 코드의 실행 및 메타 데이터의 독출 등을 포함할 수 있다.
부팅 시퀀스를 수행하는 동안에 불량이 발생하면(S12에서 Yes), 비휘발성 메모리의 특정 시그너쳐 주소에 실패 시그너쳐를 기록한다(S13). 그런 다음, 호스트(100)로 오류 발생을 보고하고(S14), 복구 모드로 진입하여 동작한다(S15)
부팅 시퀀스를 수행하는 동안에 불량이 발생하지 않으면(S12에서 No), 노말 모드로 동작한다(S16). 노말 모드에서의 동작 동안에 스토리지 디바이스(200)의 불량(예컨대, 정정 불가능한 데이터 에러의 발생 등)이 발생하면(S17에서 Yes), S13 단계로 가서 비휘발성 메모리의 특정 시그너쳐 주소에 실패 시그너쳐를 기록한다(S13), 호스트(100)로 오류 발생을 보고하며(S14), 복구 모드로 진입하여 동작한다(S15).
복구 모드란 낸드 플래시 메모리(250)가 미리 정해진 특정의 명령들(예컨대, 독출 명령, 데이터 백업 명령, 복구 명령 등)에만 응답하여 동작할 수 있는 모드이다. 따라서, 이 모드에서는 낸드 플래시 메모리(250)의 일부 동작(예컨대, 쓰기 동작)은 수행될 수 없다.
즉, 복구 모드에서는 데이터 읽기 및 복구 동작만 가능하다. 호스트(100)의 복구 어플리케이션(102)는 스토리지 디바이스(200)의 데이터를 읽어 들여 데이터를 백업할 수 있으며, 디바이스 복구 명령을 수행할 수 있다.도 6는 본 발명의 실시예에 따른 스토리지 디바이스의 복구 방법을 나타내는 플로우차트이다. 도 6의 스토리지 디바이스의 복구 방법은 도 1 또는 도 3에 도시된 전자 시스템(10a 또는 10b, 이하 통칭하여 10이라 함)에서 실행될 수 있다.
도 6를 참조하면, 스토리지 디바이스(200)에 전원이 인가되면(S110), 스토리지 디바이스(200)의 ROM(235)에 저장되어 있던 ROM 코드가 먼저 실행된다(S120). ROM 코드가 실행되면, 낸드 플래시 메모리(250)의 미리 설정된 주소(이하, '시그너처 주소'라 함)에 기록된 시그너쳐(signature)를 독출한다. 미리 설정된 주소는 실패 시그너쳐(failure signature)를 기록하기 위해 미리 정의된 주소로서, 스토리지 디바이스(200)의 부팅(booting)시 오류가 발생하면, 오류 발생을 나타내는 실패 시그너처가 기록되고, 부팅(booting)이 정상적으로 이루어지면 해당 시그너쳐 주소에 정상 시그너처가 기록되거나, 혹은 미리 기록된 실패 시그너처가 해제(예컨대, 삭제)될 수 있다.
시그너처 독출 후, 낸드 플래시 메모리(250)의 특정 영역에 기 저장되어 있는 펌웨어 코드를 RAM(230)에 로드(load)하여 실행한다(S140).
펌웨어 코드가 RAM(230)에서 정상적으로 동작하면, 가장 먼저 수행하는 작업은 낸드 플래시 메모리(250)에서 FTL 메타 데이터를 찾는 과정이다. 이에 따라, 낸드 플래시 메모리(250)로부터 FTL 메타 데이터를 찾아 독출하고, 메타 데이터에 오류가 있는지 여부를 체크한다(S150).
낸드 플래시 메모리(250)에서 FTL 메타 데이터를 찾지 못하면, 스토리지 디바이스(200)는 정상 동작을 수행할 수 없다.
예컨대, 낸드 플래시 메모리(250)의 특정 주소에서 상기 FTL 메타 데이터를 찾지 못한 경우, 상기 FTL 메타 데이터에 정정 불가능한 오류가 발생한 경우, 또는 상기 메타 데이터에 체크섬(checksum) 오류가 발생한 경우에 메타 데이터에 오류가 발생한 것으로 판단될 수 있다. 또는, 독출한 메타 데이터의 프리 블록 개수가 '0'인 경우에도 메타 데이터에 오류가 발생한 것으로 판단될 수 있다.
체크 결과, 메타 데이터에 오류가 있는 경우(S160의 Yes)에는 낸드 플래시 메모리(250)의 특정 시그너쳐 주소에 실패 시그너쳐를 기록하고(S170), 체크 결과, 메타 데이터에 오류가 없는 경우(S160의 No)에는 노말 모드로 진입하여 동작한다(S180)
노말 모드란 낸드 플래시 메모리(250)가 정상적으로 동작을 수행할 수 있는 모드로서, 노말 모드에서는 낸드 플래시 메모리(250)로부터 데이터를 독출하는 읽기 동작(read operation), 낸드 플래시 메모리(250)에 데이터를 기록하는 쓰기 동작(write operation) 및 낸드 플래시 메모리(250)의 데이터를 소거하는 소거 동작(erase operation)이 모두 정상적으로 수행될 수 있다.
한편, 실패 시그너쳐를 기록함과 동시에 혹은 실패 시그너쳐를 기록한 후에 스토리지 디바이스(200)는 호스트로 실패 보고를 한다(S190) 그리고, 스토리지 디바이스(200)는 복구 모드로 진입한다(S200). 실패 보고는 호스트(100)의 OS/ 디바이스 드라이버(103)를 통해 복구 어플리케이션에 전달된다.
복구 모드에서 스토리지 디바이스(200)는 호스트(100)의 복구 어플리케이션(102)이 발행하는 디바이스 복구 명령에 응답하여 미리 정해진 복구 동작들을 수행할 수 있다. 복구 동작들은 기존 메타 데이터의 삭제, 초기 메타 데이터의 생성 및 쓰기 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 스토리지 디바이스(200)에 이상이 발생하였으나 복구가 불가능한 경우에는 스토리지 디바이스(200)는 리드 온리 모드(read-only mode)로 진입할 수 있다. 리드 온리 모드에서는 데이터 읽기만 가능하다. 이에 따라, 스토리지 디바이스(200)는 데이터 읽기 명령 이외의 어떠한 명령도 수행하지 않으며, 사용자는 데이터 읽기 명령을 통해 데이터 백업을 할 수 있다.데이터 백업 명령, 디바이스 복구 명령(예컨대, FTL 포맷 명령)은 상술한 데이터 백업 동작 및 FTL 포맷 동작과 같은 특수 동작들을 실행하기 위해 미리 정의된 판매자 특화 명령일 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 전자 시스템(100a 또는 100b)는 정상 커맨드 및 어드레스를 이용하여, 판매자 특화 명령을 발급할 수 있다. 예를 들어, 전자 시스템(100a 또는 100b)에서 구동되는 복구 어플리케이션은 미리 정해진 규칙에 따라, 선택된 특수 동작(예컨대, 데이터 백업 동작, FTL 포맷 동작 등)에 대응하는 정상 커맨드 및 어드레스를 선택할 수 있다.
정상 커맨드란, 스토리지 디바이스(200)의 표준(또는 규격)에 정의되어 있는 커맨드로서, 스토리지 디바이스(200)의 정상 동작들(예컨대, 읽기 동작, 쓰기 동작, 소거 동작 등)을 위하여 정의된 커맨드일 수 있다.
복구 어플리케이션은 선택된 정상 커맨드 및 어드레스를 발급함으로써, 스토리지 디바이스(200)로 데이터 백업 명령 또는 FTL 포맷 명령을 발급할 수 있다.
CPU(220)는 호스트 인터페이스(240)를 통해 정상 커맨드 및 어드레스를 수신하고, 수신된 정상 커맨드 및 어드레스에 따라 비휘발성 메모리(250)를 액세스할 수 있다.
복구 어플리케이션이 스토리지 디바이스(200)로부터 실패 보고를 수신하면, 스토리지 디바이스(200)가 복구 모드를 진입했음을 알 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스토리지 디바이스의 복구 방법을 나타내는 플로우차트이다. 도 7의 스토리지 디바이스의 복구 방법은 도 1 또는 도 3에 도시된 전자 시스템(10a 또는 10b, 이하 통칭하여 10이라 함)에서 실행될 수 있다.
도 7의 스토리지 디바이스의 복구 방법은 도 6의 스토리지 디바이스의 복구 방법과 비교하면, S130단계와 S140 단계의 실행 순서만 다를 뿐 나머지는 동일하다.
예컨대, ROM 코드가 실행되면(S120), 먼저, 낸드 플래시 메모리(250)의 특정 영역에 기 저장되어 있는 펌웨어 코드를 RAM(230)에 로드(load)하여 실행(S140)한 후, 낸드 플래시 메모리(250)의 시그너쳐 주소에 기록된 시그너쳐(signature)를 독출할 수 있다(S130).
이와 같이, 실시예에 따라 스토리지 디바이스의 복구 방법의 각 단계의 실행 순서는 달라질 수 있으며, 또는, 도시되지 않은 단계를 더 포함할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전자 시스템의 동작 방법을 나타내는 플로우차트이다. 도 8의 전자 시스템의 동작 방법은 도 1 또는 도 3에 도시된 전자 시스템(10)에서 실행될 수 있다.
도 8의 S210 내지 S280 단계는 스토리지 디바이스(200)가 호스트(100)로 실패 보고(S190)를 한 이후에 수행될 수 있다.
도 8을 참조하면, 스토리지 디바이스(200)로부터 실패 보고(S190)를 받으면, 호스트(100)의 복구 어플리케이션은 사용자에게 스토리지 디바이스(200)의 오류 발생을 표시할 수 있다(S210). 또한, 복구 어플리케이션은 스토리지 디바이스(200)가 복구 모드임을 사용자에게 알려줄 수 있다(S210).
또한, 복구 어플리케이션은 사용자에게 데이터 백업 여부를 질의할 수 있다(S220). 사용자가 데이터 백업을 선택하면(S220에서 Yes), 복구 어플리케이션은 스토리지 디바이스(200)로 데이터 백업 명령을 발급한다(S230).
데이터 백업 명령에 응답하여 스토리지 디바이스(200)는 낸드 플래시 메모리(250)로부터 사용자 데이터를 읽어 호스트(100)로 전송한다(S240). 이에 따라, 호스트(100)는 낸드 플래시 메모리(250)의 데이터를 다른 저장 매체에 백업할 수 있다.
또한, 복구 어플리케이션은 사용자에게 복구 여부를 질의할 수 있다(S250). 사용자가 복구를 선택하면(S250에서 Yes), 복구 어플리케이션은 스토리지 디바이스(200)로 FTL 포맷 명령을 발급한다(S260). 복구 명령에 응답하여 스토리지 디바이스(200)는 메타 데이터를 초기화할 수 있다(S270, S275).
예컨대, 스토리지 디바이스(200)는 메타 데이터를 포함하는 적어도 하나의 블록을 소거하고(S270), 초기 메타 데이터를 생성하여 특정 주소에 기록할 수 있다(S275).
다른 실시예에서, 스토리지 디바이스(200)는 메타 데이터를 포함하는 메모리 블록뿐 아니라 사용자 데이터를 저장하는 메모리 블록들에 대해서도 소거할 수 있다.
메타 데이터를 초기화(S270, S275)한 후, 스토리지 디바이스(200)는 시그너처 주소에 기록된 실패 시그너처를 해제하고(S280), 노말 모드로 진입할 수 있다(S180).
도 9은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스토리지 디바이스의 복구 방법을 나타내는 플로우차트이다. 도 9의 스토리지 디바이스의 복구 방법은 도 1 또는 도 3에 도시된 전자 시스템(10a 또는 10b, 이하 통칭하여 10이라 함)에서 실행될 수 있다.
도 9을 참조하면, 스토리지 디바이스(200)에 전원이 인가되면(S110), 스토리지 디바이스(200)의 ROM(235)에 저장되어 있던 ROM 코드가 먼저 실행된다(S120). ROM 코드가 실행되면, 먼저, 낸드 플래시 메모리(250)의 시그너쳐 주소에 기록된 시그너쳐(signature)를 독출한다(S130).
낸드 플래시 메모리(250)의 특정 영역에 기 저장되어 있는 펌웨어 코드를 RAM(230)에 로드(load)하여 실행한다(S140).
S130 단계에서 독출한 시그너처가 실패 시그너처인 것으로 가정한다.
이 경우, 스토리지 디바이스(200)는 낸드 플래시 메모리(250)로부터 FTL 메타 데이터를 독출하지 않고, 호스트(100)로 바로 실패 보고를 한다(S190). 그리고, 스토리지 디바이스(200)는 복구 모드로 진입한다(S200).
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 스토리지 디바이스(200)의 펌웨어 코드가 정상적으로 RAM(230)에 로드된 후 FTL 메타 데이터를 읽는 과정에서 오류가 발생한다면, 해당 시그너쳐 주소에 실패 시그너쳐를 기록한다. 이를 통해 부팅 시에 파워오프가 발생하더라도, 다음 부팅시 시그너쳐 주소의 시그너처를 읽어봄으로써, 이전 부팅에서 오류가 있었는지를 확인할 수 있다.
시그너쳐 확인 결과, '실패 시그너처'가 기록되어 있다면, 메타 데이터를 독출하는 과정없이, 스토리지 디바이스(200)는 바로 호스트로 실패 보고를 하고 복구 모드로 동작하게 된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10, 10a, 10b: 전자 시스템
100, 100a, 100b: 호스트
110: 프로세서
120: 메모리
130: 디바이스 인터페이스
135: 리더
140: 사용자 인터페이스
200, 200a, 200b: 스토리지 디바이스
220: CPU
230: RAM
235: ROM
240: 호스트 인터페이스

Claims (10)

  1. 비휘발성 메모리를 포함하는 스토리지 디바이스의 복구 방법에 있어서,
    상기 스토리지 디바이스에 전원을 인가하는 단계;
    부팅 시퀀스를 수행하는 단계;
    상기 부팅 시퀀스를 수행하는 동안 또는 노말 모드에서의 동작 동안에 오류가 발생하였는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 오류가 발생하였다고 판단하는 경우, 상기 비휘발성 메모리의 미리 설정된 시그너쳐 주소에 실패 시그너쳐를 기록하는 단계;
    상기 실패 시그너쳐를 기록하는 경우, 호스트에 실패 보고를 하는 단계;
    상기 호스트에 상기 실패 보고를 하는 경우, 복구 모드로 진입하여 동작하는 단계; 및
    상기 오류가 발생하지 않았다고 판단하는 경우, 상기 노말 모드로 동작하는 단계를 포함하고,
    상기 오류가 발생하였는지 여부를 판단하는 단계는,
    미리 설정된 주소에서 FTL(flash translation layer) 메타 데이터를 찾지 못한 경우, 상기 FTL 메타 데이터에 정정 불가능한 오류가 발생한 경우, 상기 FTL 메타 데이터가 체크섬 오류를 가지는 경우, 및 상기 FTL 메타 데이터의 프리 블록들의 개수들이 '0'인 경우 중 적어도 하나에 해당하면, 상기 오류가 발생하였다고 판단하는 단계를 포함하는 스토리지 디바이스의 복구 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부팅 시퀀스를 수행하는 단계는
    ROM에 기록된 ROM 코드를 실행하는 단계;
    상기 비휘발성 메모리로부터 펌웨어 코드를 RAM에 로드하는 단계; 및
    상기 비휘발성 메모리로부터 상기 FTL 메타 데이터를 읽는 단계를 포함하는 스토리지 디바이스의 복구 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복구 모드로 진입하여 동작하는 단계는
    상기 호스트에 저장된 복구 어플리케이션 프로그램에 의해 발급되는 FTL 포맷 명령을 수신하는 단계;
    상기 FTL 포맷 명령에 응답하여 상기 FTL 메타 데이터를 초기화하는 단계; 및
    상기 시그너쳐 주소로부터 상기 실패 시그너쳐를 해제하는 단계를 포함하는 스토리지 디바이스의 복구 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 FTL 메타 데이터를 초기화하는 단계는
    상기 FTL 메타 데이터를 포함하는 적어도 하나의 블록을 소거하는 단계; 및
    초기 메타 데이터를 생성하여 미리 설정된 주소에 기록하는 단계를 포함하는 스토리지 디바이스의 복구 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 FTL 포맷 명령은
    상기 호스트의 복구 어플리케이션 프로그램의 미리 정의된 명령들 중 하나이고 그리고 판매자 특화 명령인 스토리지 디바이스의 복구 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 실패 시그너쳐를 해제하는 단계 이후에, 상기 노말 모드로 진입하여 동작하는 단계를 더 포함하는 스토리지 디바이스의 복구 방법.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 FTL 메타 데이터는 논리 주소와 물리 주소 사이에서 매핑되는 동작을 수행하는 데 사용되는 매핑 데이터, 메모리 블록이 로그 블록인지 또는 프리 블록인지를 표시하는 상기 메모리 블록의 속성, 및 상기 프리 블록들의 상기 개수를 포함하는 스토리지 디바이스의 복구 방법.
  9. 어플리케이션 프로그램을 이용하여 스토리지 디바이스를 복구하는 전자 시스템의 동작 방법에 있어서,
    상기 스토리지 디바이스에 전원을 인가하는 단계;
    상기 스토리지 디바이스의 부팅 시퀀스 동안 또는 노말 모드에서의 동작 동안에 오류가 발생한 경우, 상기 스토리지 디바이스로부터 출력되는 오류 발생의 보고를 수신하는 단계;
    상기 오류 발생의 상기 보고에 응답하여 사용자에게 상기 오류 발생을 표시하는 단계;
    상기 사용자에게 복구 여부를 표시하는 단계; 및
    상기 사용자의 복구 선택에 응답하여, 상기 스토리지 디바이스로 디바이스 복구 명령을 발급하는 단계를 포함하되,
    상기 디바이스 복구 명령은 FTL 포맷 명령을 포함하고,
    상기 오류가 발생한 경우는,
    미리 설정된 주소에서 FTL(flash translation layer) 메타 데이터를 찾지 못한 경우, 상기 FTL 메타 데이터에 정정 불가능한 오류가 발생한 경우, 상기 FTL 메타 데이터가 체크섬 오류를 가지는 경우, 및 상기 FTL 메타 데이터의 프리 블록들의 개수들이 '0'인 경우 중 적어도 하나에 해당하면, 상기 오류가 발생하였다고 판단하는 전자 시스템의 동작 방법.
  10. 비휘발성 메모리를 포함하는 스토리지 디바이스의 복구 방법에 있어서,
    부팅 시퀀스를 수행하는 단계;
    상기 부팅 시퀀스를 수행하는 동안 오류가 발생하였는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 오류가 발생하지 않았다고 판단하는 경우, 상기 비휘발성 메모리의 시그너쳐 주소에 기록된 실패 시그너쳐를 해제하는 단계;
    상기 오류가 발생하지 않았다고 판단하는 경우, 상기 시그너쳐 주소에 노말 시그너쳐를 기록하는 단계;
    상기 오류가 발생하였다고 판단하는 경우, 상기 시그너쳐 주소에 새로운 실패 시그너쳐를 기록하는 단계;
    상기 새로운 실패 시그너쳐를 기록하는 경우, 호스트에 실패 보고를 하는 단계; 및
    상기 호스트에 상기 실패 보고를 하는 경우, 복구 모드로 진입하여 동작하는 단계를 포함하고,
    상기 오류가 발생하였는지 여부를 판단하는 단계는,
    미리 설정된 주소에서 FTL(flash translation layer) 메타 데이터를 찾지 못한 경우, 상기 FTL 메타 데이터에 정정 불가능한 오류가 발생한 경우, 상기 FTL 메타 데이터가 체크섬 오류를 가지는 경우, 및 상기 FTL 메타 데이터의 프리 블록들의 개수들이 '0'인 경우 중 적어도 하나에 해당하면, 상기 오류가 발생하였다고 판단하는 단계를 포함하는 스토리지 디바이스의 복구 방법.
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