TWI501255B - 快閃記憶體模組與固態硬碟的資料備份方法 - Google Patents

Description

快閃記憶體模組與固態硬碟的資料備份方法

本發明是有關於一種快閃記憶體模組及固態硬碟的資料備份方法。

在現今的消費性電子產品中，提供大容量且長效性非揮發記憶功能的元件日益的重要。而在快閃記憶體的技術突飛猛進的今天，利用快閃記憶體所建構的大容量的長效性非揮發記憶裝置儼然成為新的主流。

以下請參見圖1，圖1繪示習知的快閃記憶體模組100示意圖。快閃記憶體模組100由多個快閃記憶體單元111~13N所構成，而這些快閃記憶體單元111~13N被分成多個通道CH1~CH3。其中，通道CH1中包括快閃記憶體單元111~11N、通道CH2中包括快閃記憶體單元121~12N而通道CH3中包括快閃記憶體單元131~13N。

為了加速資料存取的速度，在習知的技術中，單一筆資料可被拆開成多筆的資料來分別過各通道CH1~CH3同時進行存取。如此一來，資料存取的速度可以上升數倍於單一快閃記憶體單元的存取速度。不過，這樣的存取方式也使得單一筆資料被斷續的儲存在不同的快閃記憶體單元111~13N中。換句話說，若是快閃記憶體單元111~13N中的其中的少數的快閃記憶體單元發生損毀的現象時，上述的該筆資料隨著漏失的機率就會大增。

對應於此，快閃記憶體模組100的資料備份動作就顯得非常的重要。此外，現行快閃記憶體模組100為了延伸整體壽命而發展出了耗損平均(wear leveling)技術，該技術為了使快閃記憶體內的抹寫次數平均分配，會將抹寫次數差距較大的快閃記憶體內資料交換，該技術雖然可延伸整體壽命，但也同時造成快閃記憶體內資料的混亂與不連續，因此，一旦少數的快閃記憶體單元發生損毀，資料的還原會變的更加困難。或者，習知技術也可以簡單的利用與快閃記憶體模組100一樣大記憶尺寸的快閃記憶體模組來備份快閃記憶體模組100的資料。這些習知的資料備份技術，都需要較高的成本而降低了產品的競爭力。

本發明提供一種快閃記憶體模組的資料備份方法，可以有效且簡單的達成重要資料的備份功能。

本發明另提供一種固態硬碟的資料備份方法，可以有效且簡單的達成重要資料的備份功能。

本發明更提供一種藉由控制器進行的快閃記憶體模組的資料備份方法，可以有效且簡單的達成重要資料的備份功能。

本發明提出一種快閃記憶體模組的資料備份方法，其中的快閃記憶體模組包括多數個快閃記憶體單元。此資料備份方法包括：首先，提供控制器以接收備份功能啟動信號。接著，藉由控制器依據備份功能啟動信號來針對快閃記憶體單元進行規劃，將快閃記憶體單元中的至少其中之一規劃為備份儲存區，並將非備份儲存區的快閃記憶體單元規劃為主要儲存區，其中備份儲存區與主要儲存區的快閃記憶體單元的數量呈一比例關係。然後，藉由控制器檢查並接收儲存在主要儲存區的重要資料的更新狀態，並依據更新狀態備份重要資料至備份儲存區中，其中，控制器對備份儲存區以及主要儲存區的資料存取動作是相互獨立的。

在本發明之一實施例中，上述之“藉由控制器依據備份功能啟動信號來針對快閃記憶體單元進行規劃”的步驟包括：藉由控制器依據重要資料的資料量大小來設定備份儲存區中所具有的快閃記憶體單元的個數。

在本發明之一實施例中，上述之更新狀態是依據比較主要儲存區與該備份儲存區中的重要資料的最後更新日期或是依據比較主要儲存區與備份儲存區中的重要資料的資料內容來獲得。

在本發明之一實施例中，上述之資料備份方法更包括藉由控制器對備份儲存區的快閃記憶體單元進行格式化。

本發明另提供一種固態硬碟的資料備份方法，其中的固態硬碟中具有多數個快閃記憶體單元。此資料備份方法包括：首先，提供控制器以接收備份功能啟動信號，再藉由控制器依據備份功能啟動信號來針對快閃記憶體單元進行規劃，將快閃記憶體單元中的至少其中之一規劃為備份儲存區，並將非備份儲存區的快閃記憶體單元規劃為主要儲存區，其中備份儲存區與主要儲存區的快閃記憶體單元的數量呈一比例關係。接著，藉由控制器設定重要資料所儲存在固態硬碟的特殊資料夾的名稱。並藉由控制器以依據特殊資料夾來接收並檢查該重要資料的更新狀態，且依據更新狀態備份重要資料至備份儲存區中。其中，控制器對備份儲存區以及主要儲存區的資料存取動作相互獨立。

在本發明之一實施例中，上述之“藉由該控制器以依據該特殊資料夾來接收並檢查該重要資料的該更新狀態”的步驟包括：藉由控制器來讀取物理邏輯位址查找表，進以找出主要啟動磁區紀錄(master boot record,MBR)。藉由控制器依據主要啟動磁區紀錄中讀取磁碟分割表(partition table)。然後，藉由控制器依據磁碟分割表的根目錄找出特殊資料夾的位址。最後，藉由控制器來比較特殊資料夾與備份儲存區中的重要資料來獲得更新狀態。

在本發明之一實施例中，上述之固態硬碟資料備份方法更包括藉由控制器由備份儲存區讀取該重要資料，並轉存該重要資料的至少一部分至非主要儲存區的特殊資料夾所屬的儲存裝置中。

本發明更提供一種快閃記憶體模組的資料備份方法，此資料備份方法藉由快閃記憶體模組中的控制器來執行，其中的快閃記憶體模組包括多數個快閃記憶體單元。此資料備份方法包括：接收備份功能啟動信號。並規劃快閃記憶體單元為備份儲存區以及主要儲存區。然後，檢查並接收儲存在主要儲存區的重要資料的更新狀態，並依據更新狀態備份重要資料至備份儲存區中。

基於上述，本發明藉由在快閃記憶體模組或固態硬碟的備份功能被啟動時，將所屬的多數個多數個快閃記憶體單元規劃為主要儲存區以及備份儲存區。並藉由單一控制器來備份主要儲存區中的重要資料至備份儲存區中。重點是，控制器對主要儲存區以及對備份儲存區的存取動作是相互獨立而不相關的。可以有效減低進行資料備份時所產生的技術複雜度。如此一來，僅需透過快閃記憶體模組及固態硬碟原有的控制器就可以實現資料備份的功能，並不需要因為備份動作的技術複雜度而增加新的軟硬體，除節省成本外更提昇整體的效益。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

首先請參照圖2，圖2繪示本發明的一實施例的快閃記憶體模組的資料備份方法的流程圖。其中的快閃記憶體模組包括多數個快閃記憶體單元。其步驟包括：首先，由快閃記憶體模組中內建的控制器來接收備份功能啟動信號(S210)。這個備份功能啟動信號可以來自於連接此快閃記憶體模組的主機，是用來指示控制器是否啟動快閃記憶體模組的備份功能。簡單的說，當備份功能啟動信號是為致能(例如邏輯信號“1”)時，控制器會啟動資料備份功能。相反的，當備份功能啟動信號是為禁能(例如邏輯信號“0”)時，控制器會關閉資料備份功能。

接著，在控制器依據備份功能啟動信號啟動快閃記憶體模組的備份功能後，控制器會針對快閃記憶體模組中的快閃記憶體單元進行規劃，以將快閃記憶體單元中的至少其中之一規劃為備份儲存區，並將非備份儲存區的所有的快閃記憶體單元規劃為主要儲存區(S220)。

在此請同時參照圖3，圖3繪示本發明實施例的快閃記憶體模組規劃方式的示意圖。其中，快閃記憶體模組300連接主機301。快閃記憶體模組300中包括控制器310以及快閃記憶體控制單元321~32N以及331~333。當控制器310接收到由主機301所發送的備份功能啟動信號BAC_ON為致能時，控制器310將快閃記憶體控制單元321~32N以及331~333中的快閃記憶體控制單元321~32N規劃為主要儲存區320，而控制器310將快閃記憶體控制單元331~333規劃為備份儲存區330。在此，備份儲存區330中包括有3個快閃記憶體控制單元331~333僅只是一個範例，其中的備份儲存區330所需要的快閃記憶體控制單元的數量是可以依據使用者需求進行調整，亦即當主機301發送備份功能啟動信號BAC_ON為致能的同時，使用者即設定備份儲存區330的快閃記憶體單元的數量，該數量亦可以依據與主要儲存區320的數量的一個比例關係進行設定。而備份儲存區330中所包括的快閃記憶體控制單元的數量最少可以為1。

另外，當控制器310接收到由主機301所發送的備份功能啟動信號BAC_ON為禁能時，控制器310規劃所有的快閃記憶體單元321~32N、331~333都屬於主要儲存區320所有。

請重新參照圖2，在完成了快閃記憶體模組的主要儲存區與備分記憶區的規劃後，控制器檢查並接收儲存在主要儲存區的重要資料的更新狀態，並依據更新狀態備份重要資料至備份儲存區中(S230)。在此，備份儲存區中的快閃記憶體控制單元是用來備份儲存在主要儲存區中的快閃記憶體控制單元的重要資料的。這個重要資料可以被指定，也就是主機可以針對控制器下指令，來設定主要儲存區中的一筆資料，或是一種資料類型為重要資料。而控制器會將這個重要資料備份在備份儲存區中，控制器並會偵測主要儲存區中的重要資料的更新狀態，並依據這個更新狀態，來備份更新過的重要資料至備份儲存區中。

此外，控制器可以依據主要儲存區與備份儲存區的重要資料的最後更新日期來判定上述的更新狀態。當然，若備份儲存區的重要資料的最後更新日期早於主要儲存區的重要資料的最後更新日期時，表示備份儲存區中所備份的重要資料是舊資料，必須將主要儲存區中的重要資料複寫至備份儲存區。當然，控制器也可以檢查主要儲存區與備份儲存區的重要資料的內容是否相同，若發現主要儲存區與備份儲存區的重要資料的內容並不相同時，控制器則將主要儲存區中的重要資料複寫至備份儲存區。

附帶一提的是，控制器310還可以針對備份儲存區330的快閃記憶體單元331~333進行格式化的動作。

在此請特別注意，在本發明的實施例中，在當所有的快閃記憶體單元被規劃為主要儲存區以及備份儲存區後，在當控制器對主要儲存區以及備份儲存區中的快閃記憶體單元進行存取時，所針對主要儲存區以及備份儲存區進行耗損平均的存取動作是相互獨立的。也就是說，控制器對主要儲存區進行耗損平均的存取動作時，並不會將資料寫至備份儲存區的快閃記憶體單元中。相對的，當控制器對備份儲存區進行耗損平均的存取動作時，並不會將資料寫至主要儲存區的快閃記憶體單元中。

由上述說明更可以得知，本發明實施例在當主要儲存區的快閃記憶體單元進行存取時，由於備份儲存區並不必要同步被進行存取，所以此時的備份儲存區中的所有的快閃記憶體單元可以被禁能(disable)，以降低不必要的電力消耗。當然，在當備份儲存區的快閃記憶體單元進行存取時，主要儲存區中的所有的快閃記憶體單元則可以被禁能，以降低電力消耗。

請參照圖4，圖4繪示本發明另一實施例的固態硬碟(Solid State Drive,SSD)資料備份方法的流程圖。其中的固態硬碟具有多個快閃記憶體單元，其步驟包括：首先，由固態硬碟內建的控制器來接收由主機(例如電腦)所傳送的備份功能啟動信號(S410)。接著，控制器依據備份功能啟動信號來針對快閃記憶體單元進行規劃，將快閃記憶體單元中的至少其中之一規劃為備份儲存區，並將非備份儲存區的該些快閃記憶體單元規劃為主要儲存區(S420)。控制器對於備份儲存區的規劃方式，可依使用者自行設定備份儲存區的快閃記憶體單元的數量，亦可以將主要儲存區與備份儲存區的快閃記憶體單元的數量，依一固定比例關係進行設定。接著，主機可以設定所儲存在固態硬碟的特殊資料夾的名稱中所儲存的資料為重要資料(S430)，並依據這個設定好的特殊資料夾來接收並檢查其中的重要資料的更新狀態，控制器並依據更新狀態來備份重要資料至備份儲存區中(S440)。當然，在本實施例中，控制器對備份儲存區以及主要儲存區的資料存取動作是相互獨立的。

附帶一提的是，控制器還可以針對備份儲存區的快閃記憶體單元進行格式化的動作。

以下特別針對固態硬碟資料備份方法提出一個實施細節來說明本發明實施例的作法，期使本領域具通常知識者更能瞭解並具以實施本實施例。

請參見圖5，圖5繪示本發明固態硬碟資料備份方法實施例的一實施方式流程圖。其中，在當控制器進行依據設定好的特殊資料夾來接收並檢查其中的重要資料的更新狀態，並具以進行資料備份動作的流程中，控制器會先搜尋固態硬碟中所存放的物理邏輯位址查找表，並進以找出主要啟動磁區(master boot record,MBR)紀錄(S510)。接著，控制器會再依據主要啟動磁區紀錄中讀取的磁碟分割表(partition table)，並獲得磁碟分割表的位址與格式(S520)。在獲知磁碟分割表的位址與格式後，控制器則依據磁碟分割表的根目錄找出特殊資料夾的位址(S530)，並比較特殊資料夾中的重要資料與備份儲存區中的重要資料的更新狀態(S540)。一旦控制器判斷出重要資料有被更新(S550)，則將新的重要資料備份至備份儲存區中(S560)。

附帶一提的，在本實施例的架構下，使用者可以透過主機執行一應用程式來使控制器讀出備份儲存區中所備份的重要資料，並將此重要資料的清單列於主機的顯示器上。使用者可以過應用程式所提供的介面將這些重要資料的其中一部份或全部轉存至其他的儲存裝置或主要儲存區非該特殊資料夾的位置中。

綜上所述，本發明藉由將多個快閃記憶體單元分配成主要儲存區以及備份儲存區。並在對主要儲存區以及備份儲存區進行存取時所進行的耗損平均的存區動作相互獨立。以有效簡化快閃記憶體模組及固態硬碟的資料備份動作。本發明僅使用快閃記憶體模組及固態硬碟內建的控制器就可以實施，並不需要額外的軟及/或硬體來支援，是一種可以降低成本的作法。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、300．．．快閃記憶體模組

111~13N、321~32N、331~333．．．快閃記憶體單元

301．．．主機

310．．．控制器

320．．．主要儲存區

330．．．備份儲存區

CH1~CH3．．．通道

S210~S230、S410~S440、S510~S560．．．資料備份流程

BAC_ON．．．備份功能啟動信號

圖1繪示習知的快閃記憶體模組100示意圖。

圖2繪示本發明的一實施例的快閃記憶體模組的資料備份方法的流程圖。

圖3繪示本發明實施例的快閃記憶體模組規劃方式的示意圖。

圖4繪示本發明另一實施例的固態硬碟(Solid State Drive,SSD)資料備份方法的流程圖。

圖5繪示本發明固態硬碟資料備份方法實施例的一實施方式流程圖。

S210~S230．．．資料備份流程

Claims (13)

1. 一種快閃記憶體模組的資料備份方法，該快閃記憶體模組包括多數個快閃記憶體單元，包括：提供一控制器以接收一備份功能啟動信號；藉由該控制器依據該備份功能啟動信號來針對該些快閃記憶體單元進行規劃，將該些快閃記憶體單元中的至少其中之一規劃為一備份儲存區，並將非該備份儲存區的該些快閃記憶體單元規劃為一主要儲存區；以及藉由該控制器檢查並接收儲存在該主要儲存區的一重要資料的一更新狀態，並依據該更新狀態備份該重要資料至該備份儲存區中，其中該控制器對該備份儲存區以及該主要儲存區的資料存取動作相互獨立。
2. 如申請專利範圍第1項所述之資料備份方法，其中“藉由該控制器依據該備份功能啟動信號來針對該些快閃記憶體單元進行規劃”的步驟中，包括：將該備份儲存區與該主要儲存區的該些快閃記憶體單元依照一固定比率進行設定。
3. 如申請專利範圍第1項所述之資料備份方法，其中該更新狀態是依據比較該主要儲存區與該備份儲存區中的該重要資料的最後更新日期或是依據比較該主要儲存區與該備份儲存區中的該重要資料的資料內容來獲得。
4. 如申請專利範圍第1項所述之資料備份方法，其中更包括：藉由該控制器對該備份儲存區的該些快閃記憶體單元進行格式化。
5. 一種固態硬碟的資料備份方法，該固態硬碟中具有多數個快閃記憶體單元，包括：提供一控制器以接收一備份功能啟動信號；藉由該控制器依據該備份功能啟動信號來針對該些快閃記憶體單元進行規劃，將該些快閃記憶體單元中的至少其中之一規劃為一備份儲存區，並將非該備份儲存區的該些快閃記憶體單元規劃為一主要儲存區；以及藉由該控制器設定該固態硬碟之一特殊資料夾，該特殊資料夾係用以儲存一重要資料；以及藉由該控制器接收並檢查在特殊資料夾中之該重要資料之一更新狀態，並依據該更新狀態備份該重要資料至該備份儲存區中，其中該控制器對該備份儲存區以及該主要儲存區的資料存取動作相互獨立。
6. 如申請專利範圍第5項所述之資料備份方法，其中“藉由該控制器依據該備份功能啟動信號來針對該些快閃記憶體單元進行規劃”的步驟中，包括：將該備份儲存區與該主要儲存區的該些快閃記憶體單元依照一固定比率進行設定。
7. 如申請專利範圍第5項所述之資料備份方法，其中更包括：藉由該控制器對該備份儲存區的該些快閃記憶體單元進行格式化。
8. 如申請專利範圍第5項所述之資料備份方法，其中“藉由該控制器以依據該特殊資料夾來接收並檢查該重要資料的該更新狀態”的步驟包括：藉由該控制器來讀取一物理邏輯位址查找表，進以找出一主要啟動磁區紀錄(master boot record,MBR)；藉由該控制器依據該主要啟動磁區紀錄中讀取一磁碟分割表(partition table)；藉由該控制器依據該磁碟分割表的根目錄找出該特殊資料夾的位址；以及藉由該控制器來比較該特殊資料夾與該備份儲存區中的該重要資料來獲得該更新狀態。
9. 如申請專利範圍第8項所述之資料備份方法，其中“藉由該控制器來比較該特殊資料夾與該備份儲存區中的該重要資料來獲得該更新狀態”包括：藉由該控制器來比較該特殊資料夾與該備份儲存區中的該重要資料的最後更新日期來獲得該更新狀態。
10. 如申請專利範圍第8項所述之資料備份方法，其中“藉由該控制器來比較該特殊資料夾與該備份儲存區中的該重要資料來獲得該更新狀態”包括：藉由該控制器來比較該特殊資料夾與該備份儲存區中的該重要資料的資料內容是否相同來獲得該更新狀態。
11. 如申請專利範圍第5項所述之資料備份方法，其中更包括：藉由該控制器由該備份儲存區讀取該重要資料；以及轉存該重要資料的至少一部分至非該主要儲存區的該特殊資料夾所屬的一儲存裝置中。
12. 一種快閃記憶體模組的資料備份方法，該資料備份方法藉由該快閃記憶體模組中的一控制器來執行，該快閃記憶體模組包括多數個快閃記憶體單元，包括：接收一備份功能啟動信號；依據一固定比率規劃該些快閃記憶體單元為一備份儲存區以及一主要儲存區；以及檢查並接收儲存在該主要儲存區的一重要資料的一更新狀態，並依據該更新狀態備份該重要資料至該備份儲存區中。
13. 如申請專利範圍第12項所述之資料備份方法，其中儲存在該主要儲存區的該重要資料的該更新狀態是藉由比較儲存在該主要儲存區與該備份儲存區中的該重要資料的最後更新日期來獲得。