專利名稱：固態(tài)硬盤的加權(quán)磨損均衡方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計算機技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種固態(tài)硬盤的加權(quán)磨損均衡方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
固態(tài)硬盤(Solid State Disk，簡稱SSD)是一種基于永久性存儲器，如閃存，或非永久性存儲器，同步動態(tài)隨機存取存儲器(SDRAM)的計算機外部存儲設(shè)備。其具有讀寫速度快，低功耗，無噪音，抗震動，低熱量，體積小，工作范圍大，廣泛應(yīng)用于軍事、車載、工控、視頻監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)終端、電力、醫(yī)療、航空等、導(dǎo)航設(shè)備等領(lǐng)域。如果能夠克服容價比低，和壽命限制，將會得到更廣泛的應(yīng)用。
由于固態(tài)硬盤的存儲介質(zhì)flash具有擦除次數(shù)有限，先擦后寫的特點，會帶來使用壽命有限的缺陷。為了延長flash的壽命，不讓部分block因為過度擦寫造成整塊盤的損壞。磨損均衡(Wear Leveling)技術(shù),讓flash的存儲單元擦除次數(shù)盡可能的平均。均衡磨損分為動態(tài)Wear-leveling和靜態(tài)Wear-leveling。結(jié)合圖I,動態(tài)Wear-leveling :保證數(shù)據(jù)的編寫和循環(huán)的擦除會被均勻地分布到NAND Flash的所有塊中。該算法之所以是動態(tài)的是因為它每次都在緩沖區(qū)處理數(shù)據(jù)，然后寫入閃存中。主要是為了避免讓應(yīng)用程序重復(fù)不斷地對同一個存儲區(qū)域進行擦除/寫入，從而讓該存儲單元出現(xiàn)永久性損壞。當(dāng)出現(xiàn)一個寫數(shù)據(jù)請求時，動態(tài)Wear-Leveling就會開始啟動。該算法先對ECT的空閑塊池進行瀏覽，尋找一個擦除計數(shù)值最小的塊單元。一旦找到符合要求的塊，就將數(shù)據(jù)寫入，并將該塊送入數(shù)據(jù)塊池。然后將新塊的物理地址與主機發(fā)送過來的邏輯地址在轉(zhuǎn)換映射表上建立彼此的映射關(guān)系。結(jié)合圖2，靜態(tài)Wear-Leveling :對那些處于不活動狀態(tài)的塊單元進行尋址，并把數(shù)據(jù)寫入它們之中。靜態(tài)Wear-Leveling使用兩個觸發(fā)機制定期地進行操作。第一個觸發(fā)機制是檢測不活動塊單元的閑置存儲階段。如果這個閑置階段超過了所設(shè)定的上限，就會啟動ECT進行瀏覽操作，尋找在數(shù)據(jù)塊池中擦除計數(shù)值最小的塊單元，以及空閑塊池中擦除計數(shù)值最大的塊單元。第二個觸發(fā)機制就會將數(shù)據(jù)塊池中最小的擦除計數(shù)值與空閑塊池中最大的計數(shù)值進行相減，如果結(jié)果超過了設(shè)定上限，那么在數(shù)據(jù)塊池中擦除計數(shù)值最小的塊單元的數(shù)據(jù)就會被轉(zhuǎn)移到空閑塊池中擦除計數(shù)值最大的塊單元中。上述均衡磨損的方法確實能夠再現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上，盡可能擦寫操作均勻的分布到每一個block上。但是，上述方法是假定所謂的存儲單元block出現(xiàn)損壞的概率是一樣的。但實際上，因為在壞塊周圍的block因為生產(chǎn)工藝，物理構(gòu)成，工作環(huán)境的較高相似性，其出現(xiàn)壞塊的概率會相對高一些，各塊的損壞概率是有一定差別的。綜上可知，現(xiàn)有的固態(tài)硬盤的磨損均衡的方法，在實際使用上顯然存在不便與缺陷，所以有必要加以改進。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種固態(tài)硬盤的加權(quán)磨損均衡方法及系統(tǒng)，可以提高固態(tài)硬盤的性能及使用壽命。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種固態(tài)硬盤的加權(quán)磨損均衡方法，所述方法包括記錄所述固態(tài)硬盤的至少一壞塊，以及所述壞塊周圍的塊編號；根據(jù)所述壞塊周圍的塊編號生成哈希表；所述固態(tài)硬盤進行磨損均衡時，對所述哈希表中的塊的磨損均衡系數(shù)加權(quán)處理。根據(jù)本發(fā)明的加權(quán)磨損均衡的方法，每個所述壞塊周圍的塊編號對應(yīng)一哈希表。根據(jù)本發(fā)明的加權(quán)磨損均衡的方法，所述記錄所述固態(tài)硬盤的至少一壞塊，以及 所述壞塊周圍的塊編號步驟包括記錄所述固態(tài)硬盤的出廠壞塊，以及所述出廠壞塊周圍的塊編號；所述固態(tài)硬盤進行磨損均衡時，對所述哈希表中的塊的磨損均衡系數(shù)加權(quán)處理步驟包括對所述出廠壞塊周圍的塊編號對應(yīng)的哈希表中的塊的磨損均衡系數(shù)增加第一加權(quán)項。根據(jù)本發(fā)明的加權(quán)磨損均衡的方法，所述記錄所述固態(tài)硬盤的至少一壞塊，以及所述壞塊周圍的塊編號的步驟包括記錄所述固態(tài)硬盤運行時產(chǎn)生的壞塊，以及所述壞塊周圍的塊編號；所述固態(tài)硬盤進行磨損均衡時，對所述哈希表中的塊的磨損均衡系數(shù)加權(quán)處理步驟包括對所述固態(tài)硬盤運行時產(chǎn)生的壞塊周圍的塊編號對應(yīng)的哈希表中的塊的磨損均衡系數(shù)增加第二加權(quán)項。根據(jù)本發(fā)明的加權(quán)磨損均衡的方法，所述第一加權(quán)項大于第二加權(quán)項。本發(fā)明還提供一種固態(tài)硬盤的加權(quán)磨損均衡系統(tǒng)，包括記錄模塊，用于記錄所述固態(tài)硬盤的至少一壞塊，以及所述壞塊周圍的塊編號；哈希表生成模塊，用于根據(jù)所述壞塊周圍的塊編號生成哈希表；計算處理模塊，用于所述固態(tài)硬盤進行磨損均衡時，對所述哈希表中的塊的磨損均衡系數(shù)加權(quán)處理。根據(jù)本發(fā)明的加權(quán)磨損均衡系統(tǒng)，每個所述壞塊周圍的塊編號對應(yīng)一哈希表。根據(jù)本發(fā)明的加權(quán)磨損均衡系統(tǒng)，所述記錄模塊包括第一記錄子模塊，用于記錄所述固態(tài)硬盤的出廠壞塊，以及所述出廠壞塊周圍的塊編號；所述計算處理模塊用于對所述出廠壞塊周圍的塊編號對應(yīng)的哈希表中的塊的磨損均衡系數(shù)增加第一加權(quán)項。根據(jù)本發(fā)明的加權(quán)磨損均衡系統(tǒng)，所述記錄模塊還包括第二記錄子模塊，用于記錄所述固態(tài)硬盤運行時產(chǎn)生的壞塊，以及所述壞塊周圍的塊編號；所述計算處理模塊用于對所述出廠壞塊周圍的塊編號對應(yīng)的哈希表中的塊的磨損均衡系數(shù)增加第二加權(quán)項。根據(jù)本發(fā)明的加權(quán)磨損均衡系統(tǒng),所述第一加權(quán)項大于第二加權(quán)項。本發(fā)明通過記錄固態(tài)硬盤中的壞塊以及壞塊周圍的塊編號，并根據(jù)所述壞塊周圍的塊編號生成一哈希表，該哈希表內(nèi)記錄的塊是壞塊周圍的正常塊。當(dāng)固態(tài)硬盤進行磨損均衡時，對所述哈希表中記錄的塊的磨損均衡系數(shù)加權(quán)處理。借此，本發(fā)明可以減少對一些特定塊的擦除次數(shù)，提高固態(tài)硬盤的性能及使用壽命。


圖I是現(xiàn)有技術(shù)的固態(tài)硬盤動態(tài)磨損均衡原理示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)的固態(tài)硬盤靜態(tài)磨損均衡原理示意圖；圖3是本發(fā)明一實施例的磨損均衡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明一實施例的哈希表結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明一實施例的磨損均衡方法流程圖；圖6是本發(fā)明一實施例的磨損均衡過程示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。參見圖3，本發(fā)明提供了一種固態(tài)硬盤的加權(quán)磨損均衡系統(tǒng)，該系統(tǒng)100包括記錄模塊10、哈希表生成模塊20以及計算處理模塊30，其中記錄模塊10用于記錄固態(tài)硬盤中的壞塊。具體應(yīng)用中，固態(tài)硬盤的壞塊可能是有多種原因產(chǎn)生，比如由于加工工藝的失誤，在出廠時即產(chǎn)生壞塊；另外，固態(tài)硬盤在使用過程中，由于部分block的擦除次數(shù)較為頻繁而產(chǎn)生壞塊。本實施例中，記錄模塊10通過第一記錄子模塊11記錄固態(tài)硬盤的出廠壞塊，以及該出廠壞塊周圍的正常塊的編號，通過第二記錄子模塊12記錄固態(tài)硬盤運行時產(chǎn)生的壞塊，以及該壞塊周圍的正常塊的編號。哈希表生成模塊20用于根據(jù)固態(tài)硬盤的壞塊周圍的正常塊的編號生成哈希表，每個所述壞塊周圍的塊編號對應(yīng)一哈希表。結(jié)合圖4所示固態(tài)硬盤的分布，出廠壞塊周圍的正常塊編號構(gòu)成第一哈希表40，固態(tài)硬盤運行時產(chǎn)生的壞塊周圍的正常塊編號構(gòu)成第二哈希表50。計算處理模塊30用于固態(tài)硬盤進行磨損均衡時，對哈希表中的塊的磨損均衡系數(shù)加權(quán)處理。若系統(tǒng)100對固態(tài)硬盤的出廠壞塊周圍的塊進行磨損均衡，即對第一哈希表40中包括的正常塊進行磨損均衡，則計算處理模塊30對其磨損均衡系數(shù)增加第一加權(quán)項m%，也就是該塊每被擦除一次，記錄其擦除次數(shù)為(l+m%);若系統(tǒng)100對固態(tài)硬盤的運行時出現(xiàn)的壞塊周圍的塊進行磨損均衡，即對第二哈希表50中包括的正常塊進行磨損均衡，則計算處理模塊30對其磨損均衡系數(shù)增加第二加權(quán)項η %，也就是該塊每被擦除一次，記錄其擦除次數(shù)為(1+η% )，本發(fā)明的應(yīng)用中，m%> η%。對于出廠壞塊，可以認為該塊的生產(chǎn)工藝不合格，而該塊周圍的塊出現(xiàn)問題的概率相對于其他正常塊會高一些；對于固態(tài)硬盤在運行中出現(xiàn)的壞塊，雖然各個塊之間是相互獨立的，但是從工作環(huán)境、特征各方面來說，該塊周圍的正常塊出現(xiàn)問題的概率同樣會更高一些。本發(fā)明通過對這些正常塊的磨損技術(shù)進行加權(quán)，可以在磨損均衡算法中，減少對這些塊的擦除而不影響之前的磨損均衡算法。本發(fā)明的在磨損均衡系統(tǒng)采用的算法，讓所有的塊處于相互接近的擦除次數(shù)，避免對某些塊的過度擦除，影響整個固態(tài)硬盤的壽命，而加權(quán)磨損均衡方法是預(yù)期某些特定的塊的壽命可能會短一些，因此通過加權(quán)的方式，在進行實際磨損均衡時，減少對這些特定塊的擦除，使得整塊固態(tài)硬盤的壽命提高。參見圖5，本發(fā)明提供了一種基于固態(tài)硬盤的加權(quán)磨損均衡方法，其可以通過如圖I所示的系統(tǒng)100實現(xiàn)，該方法包括步驟S501，記錄模塊10記錄所述固態(tài)硬盤的至少一壞塊，以及所述壞塊周圍的塊編號。具體的，固態(tài)硬盤的壞塊包括出廠壞塊及運行時產(chǎn)生的壞塊，記錄模塊10可通過其第一記錄子模塊11記錄固態(tài)硬盤的出廠壞塊，以及所述出廠壞塊周圍的塊編號 ，通過第二記錄子模塊12記錄固態(tài)硬盤運行時產(chǎn)生的壞塊，以及所述壞塊周圍的塊編號。步驟S502，哈希表生成模塊20根據(jù)所述壞塊周圍的塊編號生成哈希表。具體的，固態(tài)硬盤的每個壞塊周圍的塊編號各對應(yīng)一哈希表。比如出廠壞塊周圍的正常塊編號構(gòu)成第一哈希表40，固態(tài)硬盤運行時產(chǎn)生的壞塊周圍的正常塊編號構(gòu)成第二哈希表50。步驟S503，計算處理模塊30在所述固態(tài)硬盤進行磨損均衡時，對所述哈希表中的塊的磨損均衡系數(shù)加權(quán)處理。若系統(tǒng)100對固態(tài)硬盤的出廠壞塊周圍的塊進行磨損均衡，即對第一哈希表40中包括的正常塊進行磨損均衡，則計算處理模塊30對其磨損均衡系數(shù)增加第一加權(quán)項m%，也就是該塊每被擦除一次，記錄其擦除次數(shù)為(l+m%);若系統(tǒng)100對固態(tài)硬盤的運行時出現(xiàn)的壞塊周圍的塊進行磨損均衡，即對第二哈希表50中包括的正常塊進行磨損均衡，則計算處理模塊30對其磨損均衡系數(shù)增加第二加權(quán)項n%，也就是該塊每被擦除一次，記錄其擦除次數(shù)為(l+n% ) ο優(yōu)選的，本發(fā)明的實施例中，> n%，關(guān)于m和η的具體值，則根據(jù)具體的情況和測試結(jié)構(gòu)做調(diào)整，可達到最好的效果。圖6是本發(fā)明一實施例提供的磨損均衡過程示意圖，首先從空閑塊pool中取出一個空閑塊，寫入相關(guān)數(shù)據(jù)，使該塊成為數(shù)據(jù)塊pool中的一個，然后在空閑塊pool中空閑塊的數(shù)量低于一個閾值的時候，啟動垃圾回收機制，把擦除次數(shù)比較少的塊回收到空閑數(shù)據(jù)塊。綜上所述，本發(fā)明通過記錄固態(tài)硬盤中的壞塊以及壞塊周圍的塊編號，并根據(jù)所述壞塊周圍的塊編號生成一哈希表，該哈希表內(nèi)記錄的塊是壞塊周圍的正常塊。當(dāng)固態(tài)硬盤進行磨損均衡時，對所述哈希表中記錄的塊的磨損均衡系數(shù)加權(quán)處理。借此，本發(fā)明可以減少對一些特定塊的擦除次數(shù)，提高固態(tài)硬盤的性能及使用壽命。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種固態(tài)硬盤的加權(quán)磨損均衡方法，其特征在于，所述方法包括 記錄所述固態(tài)硬盤的至少一壞塊，以及所述壞塊周圍的塊編號； 根據(jù)所述壞塊周圍的塊編號生成哈希表； 所述固態(tài)硬盤進行磨損均衡時，對所述哈希表中的塊的磨損均衡系數(shù)加權(quán)處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的加權(quán)磨損均衡的方法，其特征在于，每個所述壞塊周圍的塊編號對應(yīng)一哈希表。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加權(quán)磨損均衡方法，其特征在于，所述記錄所述固態(tài)硬盤的至少一壞塊，以及所述壞塊周圍的塊編號步驟包括 記錄所述固態(tài)硬盤的出廠壞塊，以及所述出廠壞塊周圍的塊編號； 所述固態(tài)硬盤進行磨損均衡時，對所述哈希表中的塊的磨損均衡系數(shù)加權(quán)處理步驟包括 對所述出廠壞塊周圍的塊編號對應(yīng)的哈希表中的塊的磨損均衡系數(shù)增加第一加權(quán)項。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的加權(quán)磨損均衡的方法，其特征在于，所述記錄所述固態(tài)硬盤的至少一壞塊，以及所述壞塊周圍的塊編號的步驟包括 記錄所述固態(tài)硬盤運行時產(chǎn)生的壞塊，以及所述壞塊周圍的塊編號； 所述固態(tài)硬盤進行磨損均衡時，對所述哈希表中的塊的磨損均衡系數(shù)加權(quán)處理步驟包括 對所述固態(tài)硬盤運行時產(chǎn)生的壞塊周圍的塊編號對應(yīng)的哈希表中的塊的磨損均衡系數(shù)增加第二加權(quán)項。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的加權(quán)磨損均衡的方法，其特征在于，所述第一加權(quán)項大于第二加權(quán)項。
6.一種固態(tài)硬盤的加權(quán)磨損均衡系統(tǒng)，其特征在于，包括 記錄模塊，用于記錄所述固態(tài)硬盤的至少一壞塊，以及所述壞塊周圍的塊編號； 哈希表生成模塊，用于根據(jù)所述壞塊周圍的塊編號生成哈希表； 計算處理模塊，用于所述固態(tài)硬盤進行磨損均衡時，對所述哈希表中的塊的磨損均衡系數(shù)加權(quán)處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的加權(quán)磨損均衡系統(tǒng)，其特征在于，每個所述壞塊周圍的塊編號對應(yīng)一哈希表。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的加權(quán)磨損均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述記錄模塊包括第一記錄子模塊，用于記錄所述固態(tài)硬盤的出廠壞塊，以及所述出廠壞塊周圍的塊編號； 所述計算處理模塊用于對所述出廠壞塊周圍的塊編號對應(yīng)的哈希表中的塊的磨損均衡系數(shù)增加第一加權(quán)項。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的加權(quán)磨損均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述記錄模塊還包括第二記錄子模塊，用于記錄所述固態(tài)硬盤運行時產(chǎn)生的壞塊，以及所述壞塊周圍的塊編號； 所述計算處理模塊用于對所述出廠壞塊周圍的塊編號對應(yīng)的哈希表中的塊的磨損均衡系數(shù)增加第二加權(quán)項。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的加權(quán)磨損均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述第一加權(quán)項大于第二加權(quán)項。
全文摘要
本發(fā)明適用于計算機技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種固態(tài)硬盤的加權(quán)磨損均衡方法，所述方法包括記錄所述固態(tài)硬盤的至少一壞塊，以及所述壞塊周圍的塊編號；根據(jù)所述壞塊周圍的塊編號生成哈希表；所述固態(tài)硬盤進行磨損均衡時，對所述哈希表中的塊的磨損均衡系數(shù)加權(quán)處理。本發(fā)明還相應(yīng)的提供一種實現(xiàn)上述方法的磨損均衡系統(tǒng)。借此，本發(fā)明可以提高固態(tài)硬盤的性能及使用壽命。
文檔編號G06F12/02GK102880570SQ201210324780
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月5日
發(fā)明者馮旭剛 申請人:記憶科技(深圳)有限公司