具有动态擦除块组合机制的数据贮存系统及其操作方法
【技术领域】
[0001]本发明一般地涉及数据贮存系统，并且更具体地涉及具有动态擦除块组合(group i ng)机制的系统。
【背景技术】
[0002]数据贮存器一一通常被称为贮存器或存储器一一指保留数字数据的计算机组件和记录介质。数据贮存器是消费和工业电子、特别是诸如计算机、电视机、蜂窝电话、移动装置和数字摄像机的装置的核心功能和基本组件。
[0003]近来，除了机电的硬盘以外的长期贮存的形式在计算机中的使用变为可行的。NOT-AND(NAND)闪速是用在固态贮存装置中的非易失性存储器的一种形式。存储器单元被以典型的行和列的方式布置，具有用于访问每个单元的电路。那些单元的存储器晶体管被放置为贮存可以被转译为在单级单元(SLC)中保持两个逻辑性状态或者在多级单元(MLC)的情况中保持多于两个逻辑性状态的模拟值。
[0004]闪速存储器单元在重量上轻便，占据非常有限的空间并且比机电的硬盘驱动消耗更少的功率。构建具有该类型的存储器的贮存系统允许比典型的机电的硬盘驱动高得多的带宽以及每秒的输入/输出操作(10PS)。更重要地，其特别地坚固并且可以在高得多的温度范围处操作。其将经受重复的坠落而没有不利的效果，该不利的效果的每一个将损坏典型的机电的硬盘驱动。闪速存储器所展现的问题在于其倾向于具有有限的使用寿命。
[0005]因此，仍然存在对更好的数据管理装置的需求。鉴于对数据管理装置的增长的需求，找到这些问题的答案变得越来越关键。鉴于不断增长的商业竞争压力，以及增长的客户期望以及在市场中有意义的产品的差别的逐渐减少的机会，对于找到这些问题的答案是关键的。此外，对于减少成本、改善效率和性能以及满足竞争压力的需求进一步向寻找这些问题的答案的关键必要性增加了更大的紧迫性。
[0006]—直以来在寻找这些问题的解决方案，但是现有发展没有教导或者提示任何解决方案，并且因此，本领域技术人员长时间没有找到这些问题的答案。
【附图说明】
[0007]图1是本发明的实施例中的数据贮存系统的框图。
[0008]图2是根据一些实施例的数据贮存系统的存储器图的示例。
[0009]图3是根据一些实施例的超级块配置的示例。
[0010]图4是根据一些实施例的擦除块选择器模块的示例。
[0011]图5是根据一些实施例的一个超级块的配置的第一示例。
[0012]图6是根据一些实施例的一个超级块的配置的第二示例。
[0013]图7是根据一些实施例的数据贮存系统的操作方法的流程图。
【具体实施方式】
[0014]这里所述的各种实现方式包括用于使能动态擦除块组合的系统、方法和/或装置。一些实现方式包括根据所述无关联的擦除块的特征选择两个或更多无关联的擦除块以便于选择具有类似特征的无关联的擦除块并且组合具有类似特征的两个或更多无关联的擦除块以形成超级块的系统、方法和/或装置。
[0015]更具体地，一些实施例包括一种操作数据贮存系统的方法。在一些实施例中，所述方法包括(I)维持用于所述数据贮存系统中的多个擦除块的每个擦除块的元数据，其中用于各个擦除块的各个元数据包括所述各个擦除块的一个或多个特征，(2)将所述多个擦除块中的一组擦除块分配为无关联的擦除块，(3)根据所述无关联的擦除块的特征选择两个或更多无关联的擦除块以便于选择具有类似特征的无关联的擦除块，以及(4)将具有类似特征的所述两个或更多无关联的擦除块组合以形成超级块。
[0016]在一些实施例中，所述各个擦除块的一个或多个特征包括从包含年龄信息、损耗统计、物理位置和操作参数的组中选择的至少一个特征。
[0017]在一些实施例中，所述元数据被维持在持久贮存机制中。
[0018]在一些实施例中，所述超级块包括来自所述数据贮存系统的不同存储器裸芯的两个或更多无关联的擦除块。
[0019]在一些实施例中，根据所述无关联的擦除块的特征选择两个或更多无关联的擦除块以便于选择具有类似特征的无关联的擦除块包括选择具有类似年龄的两个或更多无关联的?祭除块。
[0020]在一些实施例中，根据所述无关联的擦除块的特征选择两个或更多无关联的擦除块以便于选择具有类似特征的无关联的擦除块包括(I)从所述数据贮存系统的第一裸芯选择第一无关联的擦除块，(2)从所述数据贮存系统的第二裸芯选择第二无关联的擦除块，以及(3)放弃从所述数据贮存系统的第三裸芯选择第三无关联的擦除块，其中所述第三裸芯相比于所述第一裸芯和第二裸芯而相对损耗。
[0021 ]在一些实施例中，该方法还包括(I)聚集来自所述超级块的两个或更多无关联的擦除块的元数据，以及(2)将所述聚集的元数据贮存为用于所述超级块的元数据。
[0022]在一些实施例中，该方法还包括(I)根据所述一个或多个擦除块的一个或多个特征选择一个或多个擦除块，以用于回收，(2)回收所述选择的一个或多个擦除块，以及(3)将所述回收的一个或多个擦除块分配为无关联的擦除块。
[0023]在一些实施例中，该方法还包括从超级块选择相对较老的擦除块以贮存奇偶奇偶校验信息。
[0024]在一些实施例中，所述方法包括实施用于所述无关联的擦除块的最小量的停留时间，其中停留时间是在各个擦除块上的操作之间的时间量。
[0025]在另一方面，上述任何方法由数据贮存系统进行，数据贮存系统包括(I)一个或多个处理器，以及(2)存储器，贮存将由一个或多个处理器执行的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括指令以用于进行或控制这里所述的任何方法的性能。
[0026]在又一方面，一些实施例包括一种非瞬时性计算机可读贮存介质，贮存被配置为由数据贮存系统的一个或多个处理器执行的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括指令以用于进行或控制这里所述的任何方法的性能。
[0027]以充足的细节描述下面的实施例以使本领域技术人员能够制造和使用本发明。将理解的是，基于本公开将明白其它实施例，并且可以在不脱离本发明的范围的情况下作出该系统、过程或机械改变。
[0028]在下面的说明中，给出许多特定的细节以提供对本发明的透彻理解。但是，明显的是，可以没有这些特定细节来实现本发明。以便于避免混淆本发明，一些熟知的电路、系统配置和过程步骤不被详细地公开。
[0029]附图示出了系统的实施例是半图解的并且不成比例，并且特别地，一些尺寸用于表现的清楚性并且在附图中被夸张地示出。
[0030]其中多个实施例被公开并且描述为具有一些共同特征，并且为了对其说明、描述以及理解的清楚和方便，相互之间的类似的和相似的特征将一般地以类似的参考标号描述。为了描述的方便已经将实施例标为第一实施例，第二实施例等并且不意欲具有任何其它显著性或者提供本发明的限制。
[0031]根据术语所用在的上下文，术语“模块”在这里指可以包括本发明中的软件、硬件或其组合。例如，软件可以是机器代码、固件、嵌入式的代码和应用软件。还例如，硬件可以是电路、处理器、计算机、集成电路、集成电路内核、微电机系统(MEMS)、被动装置、包括温度传感器的环境传感器或其组合。
[0032]这里提到的术语“误码率”(BER)被定义为贮存在包括NAND的存储器装置中的数据流中的不正确的位的数量。这里提到的术语“误差校正码”被定义为在被组合为码字的一组数据之上产生的奇偶校验数据。
[0033]这里提到的术语“擦除块”被定义为一组页，其是被一次擦除的最小数量的页。这里提到的术语“存储器页”被定义为在被作为单独的单元编程的擦除块中的存储器组件。存储器页是从擦除块中读取或者写入到擦除块的数据字节的最小的组。
[0034]这里提到的术语“保留”被定义为存储器单元保留编程的或正确的信息的能力。保留指在给定时期之后正确的数据的量，该时期是当驱动被供电、不被供电或其组合的时间。这里提到的术语“编程擦除周期”(PE周期)被定义为数据在擦除块中如何被替换的基本水平的操作。例如，包括NAND和其它存储器类型的存储器装置可以具有有限数量的可用的PE周期。
[0035]这里提到的术语“年龄”指示贮存系统或存储器组件已经存在了或者已经在操作中多长时间。例如，年龄可以基于擦除周期的数量、自擦除块上一次被写入起多长时间、擦除块产生的平均BER、装置已经运行的温度或其组合。
[0036]这里提到的术语“回收中”或“回收”被定义为将数据从一个闪速页移动到另一个闪速页，以为了清空擦除块以写入新的主机数据或者确保在擦除块上的数据被保存的目的。这里提到的术语“耐受性”被定义为包括NAND闪速装置的存储器装置在包括固态硬盘驱动(SSD)的贮存系统的操作性寿命的给定时期上容忍的操作的数量。
[0037]这里提到的术语“年轻的擦除块”被定义为就对驱动上的其它擦除块是绝对的或是相对的而言、具有低年龄的擦除块。这里提到的术语“老的擦除块”被定义为就对驱动上的其它擦除块是绝对的或是相对的而言、具有高年龄的擦除块。
[0038]这里提到的术语“停留时间”被定义为擦除块在擦除操作之间经历的时间量。这里提到的术语“无关联的擦除块”被定义为不是擦除块的更大的组的一部分的擦除块。无关联的擦除块是备用池的一部分。
[0039]现在参考图1，其中在本发明的实施例中示出了本发明的实施