固态硬盘的潜在坏块定位方法及装置与流程

本发明涉及数据存储技术领域，尤其涉及一种固态硬盘的潜在坏块定位方法及装置。

背景技术：

NAND FLASH由于其使用寿命长，编程速度快，擦除时间短，非易失性等特点适用于固态硬盘存储电子信息。随着现有半导体技术及工艺进步，NAND FLASH(SLC到TLC)的存储单元存储的bit数据在增加，而线宽从28nm减小至19nm。在这样增大单位存储容量降低成本的状况下，造成了结构更加复杂，从而导致了出错概率的增长。

在使用时容易发生位翻转错误，就需要在使用时增加数据纠错算法的复杂性。NAND FLASH的物理操作主要以块(Block)为单位进行的。如此当块出现某些无法纠正的错误时，由于数据的错误可能导致整个系统的不稳定。

NAND FLASH芯片厂家在其封装后只是进行了简单的物理测试，并未对其性能进行全面测试。其内部的坏块定位主要是在常温环境下进行读写和擦除动作进行，无法有效的定位坏块，更无法定位其中潜在坏块及位错误块并进行合理的利用。普通的查找坏块的方案：首先在固件中，设定一个无法纠错的错误bit阈值(一般选择Nand Flash厂家提供)；其次在常温下对芯片进行擦除、写入及读出等物理操作；最后再根据期间数据的错误现象进行坏块标记。如此做法并不能将芯片中的坏块完全找出，而对其中的潜在坏块更无法定位。坏块的出现会造成系统的数据出错，从而降低系统的可靠性。如果采用一般的坏块定位，为了维持系统的稳定性，需要增加数据纠错算法的复杂程度。在实现上会受制与NAND FLASH芯片本身的一些性能，数据纠错算法无法提高，因此系统的稳定性受到一定的制约。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种固态硬盘的潜在坏块定位方法，旨在准确定位固态硬盘的潜在坏块，能够提高芯片容量的有效利用率，提高固定硬盘的稳定性。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：提供一种固态硬盘的潜在坏块定位方法，所述固态硬盘中烧录有固件，该方法包括如下步骤：

在固件中预置有保留块表以及多个级别的坏块表，其中，所述坏块表的级别由位数据的错误数量划分；

在正常温度下对全盘进行顺序地址的读/写数据操作时，记录超过设定坏块阈值的潜在坏块以及可纠正的位错误块信息，其中，所述位错误块信息包括块的物理地址及位错误个数；

在极值温度下对全盘进行顺序地址的读/写数据操作时，记录超过设定坏块阈值的潜在坏块以及可纠正的位错误块信息，其中，所述位错误块信息包括块的物理地址及位错误个数；

将超过设定坏块阈值的潜在坏块添加至初始化的坏块表中，并利用保留块表中的保留块替换潜在坏块，以及对位错误块进行分级处理并添加至对应的级别的坏块表中。

优选地，所述在极值温度下分别进行顺序地址的读/写数据操作时，记录超过设定坏块阈值的潜在坏块以及可纠正的位错误块信息的步骤，具体包括：

在固态硬盘承受的最高温度阈值下，对全盘进行顺序地址的读/写数据操作时，记录超过设定坏块阈值的潜在坏块以及可纠正的位错误块信息；

在固态硬盘承受的最低温度阈值下，对全盘进行顺序地址的读/写数据操作时，记录超过设定坏块阈值的潜在坏块以及可纠正的位错误块信息。

优选地，所述将超过设定坏块阈值的潜在坏块添加至初始化的坏块表中，并利用保留块表中的保留块替换潜在坏块的步骤之后，还包括：

对替换有保留块的全盘在极值温度下进行随机地址的读/写操作，并记录超过设定坏块阈值的潜在坏块以及可纠正的位错误块信息。

优选地，对位错误块进行分级处理并添加至对应的级别的坏块表中的步骤之后，还包括：

判断保留块表中是否存在保留块，

若保留块表中存在保留块，则继续用保留块替换潜在坏块；

若保留块表中不存在保留块，则按照位错误块的错误个数的顺序替换潜在坏块直至达到位错误块的阈值。

为了解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案为：提供一种固态硬盘的潜在坏块定位装置，所述固态硬盘中烧录有固件，该装置包括：

预设模块，用于在固件中预置有保留块表以及多个级别的坏块表，其中，所述坏块表的级别由位数据的错误数量划分；

第一记录模块，用于在正常温度下对全盘进行顺序地址的读/写数据操作时，记录超过设定坏块阈值的潜在坏块以及可纠正的位错误块信息，其中，所述位错误块信息包括块的物理地址及位错误个数；

第二记录模块，用于在极值温度下对全盘进行顺序地址的读/写数据操作时，记录超过设定坏块阈值的潜在坏块以及可纠正的位错误块信息，其中，所述位错误块信息包括块的物理地址及位错误个数；

定位模块，用于将超过设定坏块阈值的潜在坏块添加至初始化的坏块表中，并利用保留块表中的保留块替换潜在坏块，以及对位错误块进行分级处理并添加至对应的级别的坏块表中。

优选地，所述第二记录模块具体包括第一记录单元及第二记录单元，

所述第一记录单元，用于在固态硬盘承受的最高温度阈值下，对全盘进行顺序地址的读/写数据操作时，记录超过设定坏块阈值的潜在坏块以及可纠正的位错误块信息；

所述第二记录单元，用于在固态硬盘承受的最低温度阈值下，对全盘进行顺序地址的读/写数据操作时，记录超过设定坏块阈值的潜在坏块以及可纠正的位错误块信息。

优选地，所述装置还包括第三记录模块，用于对替换有保留块的全盘在极值温度下进行随机地址的读/写操作时，记录超过设定坏块阈值的潜在坏块以及可纠正的位错误块信息。

优选地，所述装置还包括判断模块，用于在判断保留块表中是否存在保留块，

在保留块表中存在保留块时，继续用保留块替换潜在坏块；

在保留块表中不存在保留块时，按照位错误块的错误个数的顺序替换潜在坏块直至达到位错误块的阈值。

本发明的有益效果在于：本方案主要采用下述步骤：在固件中预置有保留块表以及多个级别的坏块表，在正常温度下对全盘进行顺序地址的读/写数据操作时，记录超过设定坏块阈值的潜在坏块以及可纠正的位错误块信息，在极值温度下对全盘进行顺序地址的读/写数据操作时，记录超过设定坏块阈值的潜在坏块以及可纠正的位错误块信息，将超过设定坏块阈值的潜在坏块添加至初始化的坏块表中，并利用保留块表中的保留块替换潜在坏块，以及对位错误块进行分级处理并添加至对应的级别的坏块表中，通过正常温度、极值温度对固定硬盘全盘的读/写操作，能够找出潜在坏块，并且通过使用保留块替换潜在坏块，并存入初始化坏块表中，可以定位潜在坏块的位置；另外，位错误块也可以提供替换块，可以提高固定硬盘的稳定性，又保证了NAND FLASH芯片容量得到有效的利用。

附图说明

图1为本发明固态硬盘的潜在坏块定位方法一实施例的方法流程图；

图2为本发明固态硬盘的潜在坏块定位装置一实施例的模块方框图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1，本发明的实施例中，该固态硬盘的潜在坏块定位方法，所述固态硬盘中烧录有固件，该方法包括如下步骤：

步骤S10、在固件中预置有保留块表以及多个级别的坏块表，其中，所述坏块表的级别由位数据的错误数量划分。本步骤中，坏块表的级别由出现bit错误的多少来确定，可设置为2bit的坏块表，3bit的坏块表，…，N bit的坏块表，坏块表的具体大小可以根据实际的要求来决定。

步骤S20、在正常温度下对全盘进行顺序地址的读/写数据操作时，记录超过设定坏块阈值的潜在坏块以及可纠正的位错误块信息，其中，所述位错误块信息包括块的物理地址及位错误个数。本步骤中，此时可以定位正常温度的坏块得到初始坏块表，避免在极值温度环境下重复定位这些坏块，从而可以提高定位效率。本步骤中，正常温度可以是固态硬盘在室温的环境下的温度范围。

步骤S30、在极值温度下对全盘进行顺序地址的读/写数据操作时，记录超过设定坏块阈值的潜在坏块以及可纠正的位错误块信息，其中，所述位错误块信息包括块的物理地址及位错误个数。本步骤中，考虑到固太硬盘应用的环境以及固态硬盘非正常状态工作时，往往会存在一些潜在坏块，对数据的读写操作产生影响。为此，本步骤在极值温度的情况下对固态硬盘的全盘进行读写操作，以找出潜在坏块，如此，可以减小错误率。

步骤S40、将超过设定坏块阈值的潜在坏块添加至初始化的坏块表中，并利用保留块表中的保留块替换潜在坏块，以及对位错误块进行分级处理并添加至对应的级别的坏块表中。本步骤中，通过将潜在坏块添加至初始化的坏块表中，以定位潜在坏块的位置，并且该潜在坏块可以用保留块来替代，达到提高整个固态硬盘的稳定性的目的。为了充分利用芯片的存储空间，本步骤中，还对位错误块进行分级处理，该分级处理的位错误块可以替换潜在坏块，如此，实现充分利用芯片的存储空间。

本发明的有益效果在于：本方案主要采用下述步骤：在固件中预置有保留块表以及多个级别的坏块表，在正常温度下对全盘进行顺序地址的读/写数据操作时，记录超过设定坏块阈值的潜在坏块以及可纠正的位错误块信息，在极值温度下对全盘进行顺序地址的读/写数据操作时，记录超过设定坏块阈值的潜在坏块以及可纠正的位错误块信息，将超过设定坏块阈值的潜在坏块添加至初始化的坏块表中，并利用保留块表中的保留块替换潜在坏块，以及对位错误块进行分级处理并添加至对应的级别的坏块表中，通过正常温度、极值温度对固定硬盘全盘的读/写操作，能够找出潜在坏块，并且通过使用保留块替换潜在坏块，并存入初始化坏块表中，可以定位潜在坏块的位置；另外，位错误块也可以提供替换块，能够提高芯片容量的有效利用率，从而可以提高固定硬盘的稳定性。

在一具体的实施例中，所述步骤S30，具体包括：

在固态硬盘承受的最高温度阈值下，对全盘进行顺序地址的读/写数据操作时，记录超过设定坏块阈值的潜在坏块以及可纠正的位错误块信息；

在固态硬盘承受的最低温度阈值下，对全盘进行顺序地址的读/写数据操作时，记录超过设定坏块阈值的潜在坏块以及可纠正的位错误块信息。

本实施例中，主要是采用极高温及极低温对固态硬盘的全盘进行读写操作，当然，该极高温是指固态硬盘承受的最高温度阈值，该极低温是指固态硬盘承受的最低温度阈值。应该指出的是，本实施例中，还可以采用极高温与极低温之间进行温度斜率陡峭的温度变化，对全盘进行顺序地址的读/写数据操作时，记录超过设定坏块阈值的潜在坏块以及可纠正的位错误块信息。通过上述的三种温度环境对固态硬盘的读写操作的块进行检测，以找出潜在坏块，减小因工作环境的变换，而导致固态硬盘工作的不稳定问题。

在一具体的实施例中，所述步骤S40中将超过设定坏块阈值的潜在坏块添加至初始化的坏块表中，并利用保留块表中的保留块替换潜在坏块的步骤之后，还包括：

对替换有保留块的全盘在极值温度下进行随机地址的读/写操作，并记录超过设定坏块阈值的潜在坏块以及可纠正的位错误块信息。

本实施例中，保留块替换潜在坏块后需要另外对全盘进行测试，包括：在正常温度下对全盘进行随机地址的读/写数据操作时，记录超过设定坏块阈值的潜在坏块以及可纠正的位错误块信息；在固态硬盘承受的最高温度阈值下，对全盘进行随机地址的读/写数据操作时，记录超过设定坏块阈值的潜在坏块以及可纠正的位错误块信息；在固态硬盘承受的最低温度阈值下，对全盘进行随机地址的读/写数据操作时，记录超过设定坏块阈值的潜在坏块以及可纠正的位错误块信息。本实施例中，对替换有保留块的固定硬盘进行随机地址读写数据。结合上述的定位潜在快快的方案，本本实施例通过在前期对固体硬盘进行搜索定位潜在坏块，在正常使用过程中出现坏块的几率就会急剧降低，从而保证了使用过程系统的稳定性。

在一具体的实施例中，所述步骤S40中对位错误块进行分级处理并添加至对应的级别的坏块表中的步骤之后，还包括：

判断保留块表中是否存在保留块，

若保留块表中存在保留块，则继续用保留块替换潜在坏块；

若保留块表中不存在保留块，则按照位错误块的错误个数的顺序替换潜在坏块直至达到位错误块的阈值。

本实施例中，考虑到分级处理的位错误块，很可能就是潜在坏块出现的目标块，为了使其得到更好利用并不影响系统稳定的情况，将位错误块另存于分级处理的坏块表中。为了充分利用全盘的存储空间，本方案中，考虑将位错误块按照错误率从少到多的顺序作为潜在坏块的替换快。同时考虑到，保留块的性能由于位错误块的问题，本实施例先判断保留块表中是否存在保留块，然后再根据保留块的有无来决定是否启用位错误块。需要注意的是，在使用位错误块作为替换块时，其位错误阈值的设置应远小于NAND FLASH芯片厂家提供的阈值，如此可以尽可能保证不会出现大量的坏块。同时，还需要设置位错误块的最少块阈值，在低于阈值时提出警告，保证固态硬盘使用过程中能够保证系统数据的稳定性要求。

请参照图2，本发明的实施例，该固态硬盘的潜在坏块定位装置，所述固态硬盘中烧录有固件，该装置包括：

预设模块10，用于在固件中预置有保留块表以及多个级别的坏块表，其中，所述坏块表的级别由位数据的错误数量划分；该预设模块10中，坏块表的级别由出现bit错误的多少来确定，可设置为2bit的坏块表，3bit的坏块表，…，N bit的坏块表，坏块表的具体大小可以根据实际的要求来决定。

第一记录模块20，用于在正常温度下对全盘进行顺序地址的读/写数据操作时，记录超过设定坏块阈值的潜在坏块以及可纠正的位错误块信息，其中，所述位错误块信息包括块的物理地址及位错误个数。该第一记录模块20，可以定位正常温度的坏块得到初始坏块表，避免在极值温度环境下重复定位这些坏块，从而可以提高定位效率。

第二记录模块30，用于在极值温度下对全盘进行顺序地址的读/写数据操作时，记录超过设定坏块阈值的潜在坏块以及可纠正的位错误块信息，其中，所述位错误块信息包括块的物理地址及位错误个数。考虑到固太硬盘应用的环境以及固态硬盘非正常状态工作时，往往会存在一些潜在坏块，对数据的读写操作产生影响。为此，该第二记录模块30，可以在极值温度的情况下对固态硬盘的全盘进行读写操作，以找出潜在坏块，如此，可以减小错误率。

定位模块40，用于将超过设定坏块阈值的潜在坏块添加至初始化的坏块表中，并利用保留块表中的保留块替换潜在坏块，以及对位错误块进行分级处理并添加至对应的级别的坏块表中。该定位模块40，通过将潜在坏块添加至初始化的坏块表中，可以定位出潜在坏块的位置，并且该潜在坏块可以用保留块来替代，达到提高整个固态硬盘的稳定性的目的。为了充分利用芯片的存储空间，本定位模块，还可以对位错误块进行分级处理，该分级处理的位错误块可以替换潜在坏块，如此，实现充分利用芯片的存储空间。

在一具体的实施例中，所述第二记录模块30具体包括第一记录单元及第二记录单元，

所述第一记录单元，用于在固态硬盘承受的最高温度阈值下，对全盘进行顺序地址的读/写数据操作时，记录超过设定坏块阈值的潜在坏块以及可纠正的位错误块信息；

所述第二记录单元，用于在固态硬盘承受的最低温度阈值下，对全盘进行顺序地址的读/写数据操作时，记录超过设定坏块阈值的潜在坏块以及可纠正的位错误块信息。

本实施例中，该第一记录单元及第二记录单元，主要是采用极高温及极低温对固态硬盘的全盘进行读写操作，当然，该极高温是指固态硬盘承受的最高温度阈值，该极低温是指固态硬盘承受的最低温度阈值。应该指出的是，本实施例中，第二记录模块还可以包括第三记录单元，该第三记录单元可以采用极高温与极低温之间进行温度斜率陡峭的温度变化，对全盘进行顺序地址的读/写数据操作时，记录超过设定坏块阈值的潜在坏块以及可纠正的位错误块信息。通过上述的三种温度环境对固态硬盘的读写操作的块进行检测，以找出潜在坏块，减小因工作环境的变换，而导致固态硬盘工作的不稳定问题。

在一具体的实施例中，所述装置还包括第三记录模块，用于对替换有保留块的全盘在极值温度下进行随机地址的读/写操作时，记录超过设定坏块阈值的潜在坏块以及可纠正的位错误块信息。

本实施例中，该第三记录模块可以在保留块替换潜在坏块后需要另外对全盘进行测试的记录数据。该检测的步骤具体包括：在正常温度下对全盘进行随机地址的读/写数据操作时，记录超过设定坏块阈值的潜在坏块以及可纠正的位错误块信息；在固态硬盘承受的最高温度阈值下，对全盘进行随机地址的读/写数据操作时，记录超过设定坏块阈值的潜在坏块以及可纠正的位错误块信息；在固态硬盘承受的最低温度阈值下，对全盘进行随机地址的读/写数据操作时，记录超过设定坏块阈值的潜在坏块以及可纠正的位错误块信息。本实施例中，对替换有保留块的固定硬盘进行随机地址读写数据。结合上述的定位潜在快快的方案，本本实施例通过在前期对固体硬盘进行搜索定位潜在坏块，在正常使用过程中出现坏块的几率就会急剧降低，从而保证了使用过程系统的稳定性。

在一具体的实施例总，所述装置还包括判断模块，用于在判断保留块表中是否存在保留块，

在保留块表中存在保留块时，继续用保留块替换潜在坏块；

在保留块表中不存在保留块时，按照位错误块的错误个数的顺序替换潜在坏块直至达到位错误块的阈值。

考虑到分级处理的位错误块，很可能就是潜在坏块出现的目标块，为了使其得到更好利用并不影响系统稳定的情况，将位错误块另存于分级处理的坏块表中。为了充分利用全盘的存储空间，本方案中，考虑将位错误块按照错误率从少到多的顺序作为潜在坏块的替换快。同时考虑到，保留块的性能由于位错误块的问题，本实施例通过判断模块先判断保留块表中是否存在保留块，然后再根据保留块的有无来决定是否启用位错误块。需要注意的是，在使用位错误块作为替换块时，其位错误阈值的设置应远小于NAND FLASH芯片厂家提供的阈值，如此可以尽可能保证不会出现大量的坏块。同时，还需要设置位错误块的最少块阈值，在低于阈值时提出警告，保证固态硬盘使用过程中能够保证系统数据的稳定性要求。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。