專利名稱：一種存儲設(shè)備中實現(xiàn)損耗均衡的方法及存儲設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種存儲設(shè)備中實現(xiàn)損耗均衡的方法及存儲 設(shè)備。
背景技術(shù)：
NOR Flash技術(shù)是目前常用的一種閃存技術(shù)，采用該技術(shù)可以按字節(jié)快速讀寫，但 是，每個字節(jié)在寫入數(shù)據(jù)之后，不能直接再次寫入，而必須先將之前寫入的數(shù)據(jù)擦除。采用 NOR Flash技術(shù)進行擦除時，只能以頁為單位進行擦除操作，一般頁的大小為256字節(jié)。從 上層來看，擦除所完成的功能就是把擦除的這一頁內(nèi)的每一位都重新設(shè)置成邏輯1。NOR Flash的使用壽命是非常有限的，由NOR Flash中頁的最大可擦除次數(shù)決定， 隨著擦除次數(shù)的增加，該頁最終會變成只讀狀態(tài)，成為壞頁。通常NOR Flash中每頁的最 大可擦除次數(shù)為10萬次。當(dāng)在智能卡領(lǐng)域中使用NORFlash技術(shù)時，由于智能卡對于文件 系統(tǒng)的存儲介質(zhì)不僅要求讀寫速度快、數(shù)據(jù)準確、有掉電保護功能，而且對于存儲介質(zhì)的使 用壽命要求也比較高，例如，智能卡中的某些數(shù)據(jù)需要修改200萬次左右，遠遠超過了 NOR Flash的最大可擦除次數(shù)。因此，迫切需要提高NOR Flash的使用壽命，為此，需要平衡使用 NOR Flash中所有的頁，而不讓某一頁過度使用。這種技術(shù)就是損耗均衡技術(shù)。目前，在NOR Flash中應(yīng)用損耗均衡技術(shù)時主要有兩種實現(xiàn)方式。第一種實現(xiàn)方 式的核心思想在于將NOR Flash中的整個存儲空間劃分為若干個大小相等的存儲單元， 每個存儲單元的大小為256+4個字節(jié)，其中后四個字節(jié)用來存放校驗碼和存儲單元號，然 后再利用存儲單元映射等算法實現(xiàn)損耗均衡。但是，由于NOR Flash技術(shù)中是將256個字 節(jié)作為一頁，而采用上述存儲單元劃分方法勢必會出現(xiàn)跨頁的情況，當(dāng)需要擦除時，還需要 判斷跨頁情況，造成NOR Flash擦除相對緩慢。第二種實現(xiàn)方式的核心思想在于從整個存 儲空間中劃分出部分存儲單元作為管理存儲單元，用于記錄物理存儲單元與邏輯存儲單元 的對應(yīng)關(guān)系，對于上層文件系統(tǒng)只提供邏輯存儲單元的讀寫函數(shù)。對于擦寫次數(shù)較多的存 儲單元，將其數(shù)據(jù)寫入某空閑存儲單元，并修改物理存儲單元與邏輯存儲單元的對應(yīng)關(guān)系， 以實現(xiàn)各個存儲單元的均衡使用。其中，物理存儲單元和邏輯存儲單元的關(guān)系如下每個 存儲單元都有其對應(yīng)的物理地址和邏輯地址，且每個存儲單元對應(yīng)的物理地址是固定不變 的，用于唯一的標識一個存儲單元，而存儲單元對應(yīng)的邏輯地址則是可以改變的，物理地址 所對應(yīng)的存儲單元稱為物理存儲單元，邏輯地址所對應(yīng)的存儲單元稱為邏輯存儲單元。具 體實現(xiàn)時，在NOR Flash上開辟一段空間作為統(tǒng)計區(qū)，用于記錄最近一段時間操作的存儲 單元對應(yīng)的擦除次數(shù)，由于統(tǒng)計區(qū)的空間有限，只能記錄一小部分存儲單元的擦寫次數(shù)，因 此，在內(nèi)存中還要開辟同樣大小的一段空間作為統(tǒng)計數(shù)據(jù)的臨時記錄，用于輔助記錄擦寫 次數(shù)。但是，采用這種方式，并不能準確判斷哪個存儲單元的擦除次數(shù)頻繁，而且，在統(tǒng)計擦 寫次數(shù)時，統(tǒng)計區(qū)由于擦寫頻繁很容易被寫壞。以上以NOR Flash為例說明，但并不對存儲 設(shè)備構(gòu)成限制，除了 NOR Flash之外，其他的很多存儲設(shè)備也會遇到類似的問題。由此可見，現(xiàn)有技術(shù)主要存在以下缺點某些存儲單元因擦寫次數(shù)過多很容易被寫壞，導(dǎo)致NOR Flash等存儲設(shè)備的使用壽命非常有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種存儲設(shè)備中實現(xiàn)損耗均衡的方法及存儲設(shè)備，用以解決現(xiàn)有技 術(shù)中某些存儲單元因擦寫次數(shù)過多容易被寫壞，導(dǎo)致存儲設(shè)備的使用壽命非常有限的問 題?！N存儲設(shè)備中實現(xiàn)損耗均衡的方法，包括確定存儲單元出現(xiàn)壞塊并記錄下出現(xiàn)壞塊的存儲單元出現(xiàn)壞塊時對應(yīng)的邏輯地 址后，或者，每次將記錄的第一擦寫次數(shù)清零后，開始記錄所述邏輯地址當(dāng)前對應(yīng)的物理地 址所標識的存儲單元的第一擦寫次數(shù)，其中，所述存儲設(shè)備中存儲有存儲單元的物理地址 與邏輯地址的當(dāng)前對應(yīng)關(guān)系；當(dāng)記錄的第一擦寫次數(shù)達到設(shè)定閾值時，從沒有出現(xiàn)壞塊的存儲單元中選擇一個 存儲單元，將所述邏輯地址當(dāng)前對應(yīng)的物理地址更新為從沒有出現(xiàn)壞塊的存儲單元中選擇 的存儲單元的物理地址，并將記錄的第一擦寫次數(shù)清零。一種實現(xiàn)損耗均衡的存儲設(shè)備，包括記錄模塊，用于確定存儲單元出現(xiàn)壞塊并記錄下出現(xiàn)壞塊的存儲單元出現(xiàn)壞塊時 對應(yīng)的邏輯地址后，或者，每次將記錄的第一擦寫次數(shù)清零后，開始記錄所述邏輯地址當(dāng)前 對應(yīng)的物理地址所標識的存儲單元的第一擦寫次數(shù)；更新模塊，用于當(dāng)記錄的第一擦寫次數(shù)達到設(shè)定閾值時，從沒有出現(xiàn)壞塊的存儲 單元中選擇一個存儲單元，將所述邏輯地址當(dāng)前對應(yīng)的物理地址更新為從沒有出現(xiàn)壞塊的 存儲單元中選擇的存儲單元的物理地址，并將記錄的第一擦寫次數(shù)清零；存儲模塊，用于存儲各個存儲單元的物理地址與邏輯地址的當(dāng)前對應(yīng)關(guān)系。本發(fā)明實施例中通過記錄出現(xiàn)壞塊的存儲單元出現(xiàn)壞塊時對應(yīng)的邏輯地址以及 該邏輯地址當(dāng)前對應(yīng)的物理地址所標識的存儲單元的擦寫次數(shù)，可以有效防止擦寫次數(shù)過 多的存儲單元被寫壞，實現(xiàn)損耗均衡，從而顯著提高了存儲設(shè)備的使用壽命。


圖1為本發(fā)明實施例中的一種存儲設(shè)備中實現(xiàn)損耗均衡的方法流程圖；圖2為本發(fā)明實施例中實現(xiàn)損耗均衡的存儲設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明實施例提供了一種存儲設(shè)備中實現(xiàn)損耗均衡的方法及存儲設(shè)備，可以有效 防止擦寫次數(shù)過多的存儲單元被寫壞，從而顯著提高存儲設(shè)備的使用壽命。本發(fā)明實施例提供了一種存儲設(shè)備中實現(xiàn)損耗均衡的方法，如圖1所示，包括SlOl 確定存儲單元出現(xiàn)壞塊并記錄下出現(xiàn)壞塊的存儲單元出現(xiàn)壞塊時對應(yīng)的邏 輯地址后，或者，每次將記錄的第一擦寫次數(shù)清零后，開始記錄所述邏輯地址當(dāng)前對應(yīng)的物 理地址所標識的存儲單元的第一擦寫次數(shù)，其中，所述存儲設(shè)備中存儲有存儲單元的物理 地址與邏輯地址的當(dāng)前對應(yīng)關(guān)系。這里，存儲單元出現(xiàn)壞塊，具體指該存儲單元損壞，即無論該壞塊僅僅位于存儲單元的某個局部，還是覆蓋了整個存儲單元，都說明該存儲單元已經(jīng)損壞，無法再次使用。其中，所述確定存儲單元出現(xiàn)壞塊，并記錄下出現(xiàn)壞塊的存儲單元出現(xiàn)壞塊時對 應(yīng)的邏輯地址后，還可以進一步包括從預(yù)留的空閑存儲單元中選擇一個存儲單元，將所 述邏輯地址當(dāng)前對應(yīng)的物理地址更新為從預(yù)留的空閑存儲單元中選擇的存儲單元的物理 地址，并將所述出現(xiàn)壞塊的存儲單元中的數(shù)據(jù)寫入從預(yù)留的空閑存儲單元中選擇的存儲單 元。并且，所述預(yù)留的空閑存儲單元的個數(shù)大于等于出現(xiàn)壞塊的存儲單元的個數(shù)。S102:當(dāng)記錄的第一擦寫次數(shù)達到設(shè)定閾值時，從沒有出現(xiàn)壞塊的存儲單元中選 擇一個存儲單元，將所述邏輯地址當(dāng)前對應(yīng)的物理地址更新為從沒有出現(xiàn)壞塊的存儲單元 中選擇的存儲單元的物理地址，并將記錄的第一擦寫次數(shù)清零。為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠備份，所述將所述邏輯地址當(dāng)前對應(yīng)的物理地址更新為從沒 有出現(xiàn)壞塊的存儲單元中選擇的存儲單元的物理地址的步驟之前，還可以進一步包括將 所述邏輯地址當(dāng)前對應(yīng)的物理地址所標識的存儲單元中的數(shù)據(jù)寫入備份存儲單元，并在更 新記錄存儲單元中記錄寫入備份存儲單元的操作；將寫入備份存儲單元中的數(shù)據(jù)寫入從沒 有出現(xiàn)壞塊的存儲單元中選擇的存儲單元，并在更新記錄存儲單元中記錄寫入選擇的存儲 單元的操作。其中，每當(dāng)需要對數(shù)據(jù)區(qū)中的某個存儲單元進行數(shù)據(jù)更新時，或者，對數(shù)據(jù)區(qū) 中出現(xiàn)壞塊的存儲單元進行替換時，備份存儲單元和更新記錄存儲單元分別用于保存當(dāng)前 操作所對應(yīng)的原始數(shù)據(jù)以及更新操作信息，以便在突然斷電后根據(jù)備份存儲單元和更新記 錄存儲單元中保存的內(nèi)容繼續(xù)完成更新或替換操作。當(dāng)下次再需要對某個存儲單元進行數(shù) 據(jù)更新或替換時，則需要先擦除備份存儲單元和更新記錄存儲單元中的內(nèi)容，然后再通過 備份存儲單元和更新記錄存儲單元保存當(dāng)前操作所對應(yīng)的原始數(shù)據(jù)以及更新操作信息?？?之，通常情況下，備份存儲單元和更新記錄存儲單元是配合在一起使用的，共同完成數(shù)據(jù)更 新時的掉電保護功能，每當(dāng)出現(xiàn)某個存儲單元需要進行更新或替換時，備份存儲單元和更 新記錄存儲單元都要擦除一次，且二者的擦除次數(shù)相同。當(dāng)然，具體實現(xiàn)時，也可以為備份 存儲單元或更新記錄存儲單元預(yù)留較大的存儲容量，使得備份存儲單元或更新記錄存儲單 元可以在完成多次存儲單元的更新或替換操作之后再進行擦除，但是，這樣還需要額外記 錄備份存儲單元或更新記錄存儲單元的已用空間及可用空間，并且，還需要分別記錄備份 存儲單元以及更新記錄存儲單元的擦除次數(shù)，需要額外占用存儲空間且增加了管理的復(fù)雜 度，因此，在本實施例中，備份存儲單元和更新記錄存儲單元都在每次執(zhí)行存儲單元的更新 或替換操作之前進行擦除。由此可以看出，備份存儲單元和更新記錄存儲單元擦除次數(shù)相同且擦寫頻繁，為 了防止備份存儲單元和更新記錄存儲單元因擦寫次數(shù)過多而損壞，本方法還可以包括以下 步驟確定所述備份存儲單元和更新記錄存儲單元對應(yīng)的邏輯地址后，或者，每當(dāng)記錄的第 二擦寫次數(shù)清零后，開始記錄所述備份存儲單元或更新記錄存儲單元對應(yīng)的邏輯地址當(dāng)前 對應(yīng)的物理地址所標識的存儲單元的第二擦寫次數(shù)；當(dāng)記錄的第二擦寫次數(shù)達到設(shè)定閾值 時，從沒有出現(xiàn)壞塊的存儲單元中選擇兩個存儲單元，并將所述備份存儲單元和更新記錄 存儲單元對應(yīng)的邏輯地址當(dāng)前對應(yīng)的物理地址分別更新為所述兩個存儲單元的物理地址， 并將記錄的第二擦寫次數(shù)清零。這里，由于備份存儲單元和更新記錄存儲單元的擦寫次數(shù) 相同，因此，為了節(jié)約存儲空間，簡化管理操作，可以只對備份存儲單元和更新記錄存儲單 元中的任意一個的擦寫次數(shù)進行記錄。
在本方法中，在將所述邏輯地址當(dāng)前對應(yīng)的物理地址更新為從沒有出現(xiàn)壞塊的存 儲單元中選擇的存儲單元的物理地址之后，如果接收到攜帶所述邏輯地址的數(shù)據(jù)擦寫指 令，則根據(jù)該數(shù)據(jù)擦寫指令對所述邏輯地址當(dāng)前對應(yīng)的物理地址所標識的存儲單元進行擦寫。通過采用本發(fā)明實施例提供的方法，通過記錄出現(xiàn)壞塊的邏輯存儲單元的擦寫次 數(shù)，可以有效避免擦寫次數(shù)過多的存儲單元被寫壞，合理實現(xiàn)損耗均衡，從而提高存儲設(shè)備 的使用壽命。下面以一個優(yōu)選實施例詳細描述一下本發(fā)明提供的實現(xiàn)損耗均衡的方法。在本實 施例中，以NOR Flash為例進行介紹，當(dāng)然，本發(fā)明提供的方法還可以應(yīng)用于其他存儲設(shè)備 上，如NAND FLASH或EEPROM等。NOR Flash上的存儲單元也稱為扇區(qū)，為了操作方便，本實 施例中的一個存儲單元的大小為256個字節(jié)，與NOR Flash中的一頁的大小一致，因此，操 作時不會出現(xiàn)跨頁的現(xiàn)象。當(dāng)然，也可以將存儲單元的大小劃分為256個字節(jié)的整數(shù)倍，同 樣可以防止跨頁情況。本發(fā)明實施例提供的方案，僅記錄擦寫頻繁的部分存儲單元的擦寫次數(shù)，對這些 存儲單元進行損耗均衡處理。由于NOR Flash中的每頁，也就是本發(fā)明實施例中提到的每 個存儲單元都受到擦除次數(shù)10萬次的限制，所以經(jīng)常擦寫的存儲單元應(yīng)該參與均衡操作。 但是，損耗均衡的處理，是建立在明確參與均衡的存儲單元的擦寫次數(shù)之上的，如果每個存 儲單元的擦寫次數(shù)都要明確記錄，勢必會在空間、時間上占用很大資源，且記錄擦寫次數(shù)的 存儲單元也會頻繁擦寫。由于本發(fā)明為了防止操作過程中因斷電所導(dǎo)致的操作錯誤，在對某個存儲單元中 的數(shù)據(jù)進行修改之前，需要先將該存儲單元原來存儲的數(shù)據(jù)寫到備份存儲單元中，然后再 將修改之后的數(shù)據(jù)寫入該存儲單元，并且，在此過程中，還需要在更新記錄存儲單元中記錄 每一步所執(zhí)行的操作，以便于斷電后根據(jù)更新記錄存儲單元中記錄的操作步驟以及備份存 儲單元中存儲的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)恢復(fù)。因此，備份存儲單元和更新記錄存儲單元在每次修改 數(shù)據(jù)時都要進行擦寫，所以，首先確定這兩個存儲單元擦寫頻繁，應(yīng)該記錄擦寫次數(shù)。另外， 數(shù)據(jù)區(qū)的存儲單元，即用于存儲數(shù)據(jù)的存儲單元中哪些存儲單元擦寫頻繁是無法事先得知 的，因此，可以在某個存儲單元出現(xiàn)壞塊，即損壞之后對其進行記錄。當(dāng)某個存儲單元出現(xiàn) 壞塊時，則說明該存儲單元出現(xiàn)壞塊時對應(yīng)的邏輯地址當(dāng)前對應(yīng)的物理地址所標識的存儲 單元擦寫頻繁，因此，需要對該邏輯地址當(dāng)前對應(yīng)的物理地址所標識的存儲單元的擦寫次 數(shù)進行記錄。為此，本發(fā)明將所有的存儲單元分為兩部分，一部分用于存儲管理信息，另外一部 分用于存儲數(shù)據(jù)信息。其中，管理信息對應(yīng)的全部存儲單元可以進一步分為以下7部分，即啟動存儲單元用于在磁盤格式化后記錄各個部分的大小及產(chǎn)品的相關(guān)信息，上 電后作為全局變量讀出，只有格式化時會擦寫一次。壞塊地址用于當(dāng)數(shù)據(jù)區(qū)有存儲單元出現(xiàn)壞塊時，在此記錄相關(guān)信息。每條信息的 內(nèi)容包括壞塊所在存儲單元的物理地址、壞塊所在存儲單元出現(xiàn)壞塊時的邏輯地址、保留 區(qū)用于替換的存儲單元的物理地址。該部分的每個存儲單元可以記錄多條信息，且只有當(dāng) 數(shù)據(jù)區(qū)有存儲單元出現(xiàn)壞塊時，才需要記錄一條，以后不會重復(fù)擦寫。
壞塊替換記錄由于當(dāng)存儲單元出現(xiàn)壞塊后，需要從保留區(qū)找到空閑的存儲單 元替代出現(xiàn)壞塊的存儲單元，涉及到記錄壞塊所在存儲單元的地址、修改頁訪問表O^age Access Table,PAT)等操作，為了防止在這一處理過程中掉電，需要在壞塊替換記錄中記錄 已完成的步驟，以便上電后繼續(xù)完成壞塊的替換過程。每出現(xiàn)一個壞塊，該部分所對應(yīng)的存 儲單元將會擦除一次。PAT:即頁訪問表，在該表中記錄了每個存儲單元的邏輯地址與物理地址的當(dāng)前對 應(yīng)關(guān)系，當(dāng)對應(yīng)關(guān)系改變時，需要修改該表中的記錄。其中，物理地址，也叫硬件地址，用于 唯一的標識各個存儲單元；邏輯地址，用于提供給上層文件系統(tǒng)，上層文件系統(tǒng)在寫入數(shù)據(jù) 時，根據(jù)邏輯地址對相應(yīng)的存儲單元進行操作。數(shù)據(jù)區(qū)部分存儲單元的擦除次數(shù)用N個存儲單元記錄數(shù)據(jù)區(qū)前N個出現(xiàn)壞塊的 存儲單元在出現(xiàn)壞塊時對應(yīng)的邏輯地址當(dāng)前對應(yīng)的物理地址所標識的存儲單元的擦寫次 數(shù)。其中，N的具體數(shù)值由保留區(qū)的存儲單元個數(shù)決定。更新記錄存儲單元地址用于存儲更新記錄存儲單元的物理地址，地址記錄只需 要4字節(jié)，而本存儲單元的大小為256字節(jié)，因此，本存儲單元可寫入64次地址，以最后一 條記錄作為當(dāng)前更新記錄存儲單元的物理地址。當(dāng)更新記錄存儲單元的擦除次數(shù)達到設(shè)定 閾值后，需要參與均衡，此時會改變更新記錄存儲單元的地址，同時相應(yīng)的在該存儲單元中 記錄當(dāng)前更新記錄存儲單元的物理地址。備份存儲單元地址用于存儲備份存儲單元的物理地址，由于備份存儲單元和更 新記錄存儲單元的擦除次數(shù)相同，因此，當(dāng)更新記錄存儲單元改變地址時，也需要修改備份 存儲單元的地址，此時，需要相應(yīng)修改該存儲單元的記錄。數(shù)據(jù)信息對應(yīng)的全部存儲單元可以進一步分為以下4個部分，即保留區(qū)在保留區(qū)中預(yù)留了一些空閑存儲單元用于替換損壞的存儲單元。當(dāng)數(shù)據(jù) 區(qū)有存儲單元出現(xiàn)壞塊，需要替換時，從保留區(qū)中找到一個空閑存儲單元，代替出現(xiàn)壞塊的 存儲單元，同時修改邏輯地址與物理地址的對應(yīng)關(guān)系。其中，保留區(qū)中的存儲單元個數(shù)可以 由系統(tǒng)在格式化時進行設(shè)置。數(shù)據(jù)區(qū)提供給上層文件系統(tǒng)的區(qū)域，即用于存儲數(shù)據(jù)的存儲單元，利用PAT將物 理地址轉(zhuǎn)換為邏輯地址，供文件系統(tǒng)使用。更新記錄存儲單元為防止寫NOR Flash過程中掉電，每次進行寫操作前，都要將 欲操作的步驟寫入此存儲單元，以便上電恢復(fù)后繼續(xù)完成操作，保證磁盤數(shù)據(jù)正確性。備份存儲單元N0R Flash執(zhí)行寫操作時，需要先對操作的存儲單元進行擦除，再 寫入。為防止這一過程中掉電，在更新某存儲單元中的數(shù)據(jù)時，先將舊數(shù)據(jù)，即原始數(shù)據(jù)寫 入備份存儲單元，擦除該存儲單元中的數(shù)據(jù)，再將欲寫入的內(nèi)容與備份存儲單元中的內(nèi)容 合并，寫回該存儲單元。上述每一部分都是頁的整數(shù)倍，不會出現(xiàn)跨頁情況，便于操作。當(dāng)數(shù)據(jù)區(qū)有存儲單元出現(xiàn)壞塊后，先以保留區(qū)中的一存儲單元替換該出現(xiàn)壞塊的 存儲單元，然后開始記錄出現(xiàn)壞塊的存儲單元出現(xiàn)壞塊時對應(yīng)的邏輯地址當(dāng)前對應(yīng)的物理 地址所標識的存儲單元的擦寫次數(shù)。每擦除一次，在其記錄擦除次數(shù)的存儲單元中的相 應(yīng)偏移寫入1字節(jié)數(shù)據(jù)，例如第一次擦除，在O偏移寫入0X5A，第二次擦除，在1偏移寫入 0x5A.......當(dāng)記錄的存儲單元擦除次數(shù)達到設(shè)定閾值，如256時，將在數(shù)據(jù)區(qū)找到一個不需要記錄擦除次數(shù)的存儲單元，與達到次數(shù)的存儲單元進行替換。每次寫數(shù)據(jù)區(qū)前，查看是 否有需要均衡的區(qū)域，如果有，先進行損耗均衡替換，然后才進行數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)容的更新。損耗 均衡替換可以按照備份存儲單元、更新記錄存儲單元、數(shù)據(jù)區(qū)的順序進行，當(dāng)然也可以采用 其他順序，此處不作限定。由于備份存儲單元、更新記錄存儲單元相對擦除次數(shù)更多，所以 可以先替換，每次只替換一個存儲單元，可以提高處理速度。下面詳細介紹一下備份存儲單元、更新記錄存儲單元以及數(shù)據(jù)區(qū)的替換過程當(dāng)備份存儲單元的擦除次數(shù)達到設(shè)定閾值后，從不需要記錄擦除次數(shù)的存儲單元 中選擇一個存儲單元與備份存儲單元進行替換，替換后選擇的這一存儲單元即成為新的備 份存儲單元。具體替換過程為將選擇的這一存儲單元中的數(shù)據(jù)寫入備份存儲單元，并將選 擇的這一存儲單元的當(dāng)前邏輯地址與備份存儲單元的當(dāng)前邏輯地址進行替換，假設(shè)本實施 例中備份存儲單元對應(yīng)的邏輯地址為0001，每當(dāng)需要向備份存儲單元寫入數(shù)據(jù)時，也就是 向邏輯地址0001當(dāng)前對應(yīng)的物理地址所標識的存儲單元寫入數(shù)據(jù)。因此，初始狀態(tài)時，備 份存儲單元的邏輯地址為0001，物理地址也為0001，選擇的存儲單元的邏輯地址為0003， 物理地址也為0003，當(dāng)確定物理地址為0001的備份存儲單元的擦除次數(shù)達到設(shè)定閾值后， 將選擇的物理地址為0003的存儲單元中的數(shù)據(jù)寫入物理地址為0001的備份存儲單元中， 然后擦除物理地址為0003的存儲單元中的數(shù)據(jù)，同時，將邏輯地址0001當(dāng)前對應(yīng)的物理地 址修改為0003，并在備份存儲單元地址中記錄新的備份存儲單元的物理地址，即物理地址 0003。而且，還要在PAT中將邏輯地址為0003的存儲單元對應(yīng)的物理地址修改為0001，具 體的，在修改PAT中的數(shù)據(jù)時，為了防止斷電，可以先將PAT中存儲該數(shù)據(jù)的存儲單元中的 原始內(nèi)容寫入物理地址為0003的新的備份存儲單元中，然后再擦除PAT中存儲該數(shù)據(jù)的存 儲單元中的內(nèi)容，再將修改后的內(nèi)容與物理地址為0003的新的備份存儲單元中的內(nèi)容合 并，寫回PAT中存儲該數(shù)據(jù)的存儲單元中，實現(xiàn)對PAT的修改。在執(zhí)行上述每一步驟之后， 都需要在更新記錄存儲單元中記錄相關(guān)的操作，以防止因斷電而丟失數(shù)據(jù)。通過上述操作， 即把邏輯地址0001對應(yīng)的物理地址修改為0003，因此，下次再需要向備份存儲單元中寫入 數(shù)據(jù)時，則直接寫入邏輯地址0001當(dāng)前對應(yīng)的物理地址0003所標識的存儲單元，從而使得 物理地址為0003的存儲單元成為新的備份存儲單元，實現(xiàn)了備份存儲單元的均衡處理。當(dāng)更新記錄存儲單元的擦除次數(shù)達到設(shè)定閾值后，從不需要記錄擦除次數(shù)的存儲 單元中選擇一個存儲單元與更新記錄存儲單元進行替換，替換后選擇的這一存儲單元即成 為新的更新記錄存儲單元。具體替換過程為將選擇的這一存儲單元中的數(shù)據(jù)寫入備份存 儲單元，并將選擇的這一存儲單元的當(dāng)前邏輯地址與更新記錄存儲單元的當(dāng)前邏輯地址進 行替換，假設(shè)本實施例中更新記錄存儲單元對應(yīng)的邏輯地址為0002，每當(dāng)需要向更新記錄 存儲單元寫入數(shù)據(jù)時，也就是向邏輯地址0002當(dāng)前對應(yīng)的物理地址所標識的存儲單元寫 入數(shù)據(jù)。因此，初始狀態(tài)時，更新記錄存儲單元的邏輯地址為0002，物理地址也為0002，選 擇的存儲單元的邏輯地址為0005，物理地址為0005，當(dāng)確定物理地址為0002的更新記錄存 儲單元的擦除次數(shù)達到設(shè)定閾值后，將選擇的物理地址為0005的存儲單元中的數(shù)據(jù)先寫 入備份存儲單元中，然后擦除物理地址為0005的存儲單元中的數(shù)據(jù)，然后，將物理地址為 0002的原更新記錄存儲單元中的內(nèi)容，即已經(jīng)記錄的與該替換更新記錄存儲單元的操作有 關(guān)的更新數(shù)據(jù)寫入物理地址為0005的存儲單元中，即物理地址為0005的存儲單元成為新 的更新記錄存儲單元，之后再向更新記錄存儲單元中寫入更新操作時，則寫入物理地址為0005的新的更新記錄存儲單元中，并且，擦除物理地址為0002的原更新記錄存儲單元中的 內(nèi)容，將之前寫入備份存儲單元中的數(shù)據(jù)寫入物理地址為0002的存儲單元中，即將物理地 址為0005的存儲單元中的原始數(shù)據(jù)保存在了物理地址為0002的存儲單元中，同時，將邏輯 地址0002當(dāng)前對應(yīng)的物理地址修改為0005，并在更新記錄存儲單元地址中記錄新的更新 記錄存儲單元的物理地址，即物理地址0005，而且，還要在PAT中將邏輯地址為0005的存儲 單元對應(yīng)的物理地址修改為0002。在執(zhí)行上述每一步驟之后，都需要在更新記錄存儲單元 中記錄相關(guān)的操作，以防止因斷電而丟失數(shù)據(jù)。通過上述操作，即把邏輯地址0002對應(yīng)的 物理地址修改為0005，因此，下次再需要向更新記錄存儲單元中寫入數(shù)據(jù)時，則直接寫入邏 輯地址0002當(dāng)前對應(yīng)的物理地址0005所標識的存儲單元，從而使得物理地址為0005的存 儲單元成為新的更新記錄存儲單元，實現(xiàn)了更新記錄存儲單元的均衡處理。當(dāng)數(shù)據(jù)區(qū)有存儲單元出現(xiàn)壞塊時，需要從保留區(qū)中選擇一個存儲單元與出現(xiàn)壞塊 的存儲單元進行替換即將數(shù)據(jù)區(qū)出現(xiàn)壞塊的存儲單元中的數(shù)據(jù)寫入保留區(qū)中所選擇的存 儲單元，并在壞塊地址中記錄出現(xiàn)壞塊的存儲單元的物理地址、出現(xiàn)壞塊的存儲單元的邏 輯地址以及從保留區(qū)選擇的存儲單元的物理地址。假設(shè)數(shù)據(jù)區(qū)出現(xiàn)壞塊的存儲單元出現(xiàn)壞 塊時的邏輯地址為0003，該出現(xiàn)壞塊的存儲單元的物理地址也為0003，假設(shè)從保留區(qū)選擇 的這一存儲單元的物理地址為0006，將選擇的這一存儲單元與出現(xiàn)壞塊的存儲單元進行替 換，即將邏輯地址0003對應(yīng)的物理地址修改為0006，并開始記錄物理地址為0006的這一 存儲單元，即出現(xiàn)壞塊的存儲單元出現(xiàn)壞塊時的邏輯地址0003當(dāng)前對應(yīng)物理地址所標識 的存儲單元的擦除次數(shù)，當(dāng)物理地址為0006的存儲單元的擦除次數(shù)達到設(shè)定閾值時，從不 需要記錄擦除次數(shù)的存儲單元中選擇一個存儲單元，假設(shè)選擇的不需記錄擦除次數(shù)的存儲 單元的邏輯地址為0008，其所對應(yīng)的物理地址為0008，將物理地址為0008的存儲單元當(dāng)前 對應(yīng)的邏輯地址與物理地址為0006的存儲單元當(dāng)前對應(yīng)的邏輯地址0003進行替換，則替 換后邏輯地址0003當(dāng)前對應(yīng)存儲單元的物理地址為0008，并開始記錄物理地址為0008的 存儲單元的擦除次數(shù)。具體替換過程為將物理地址為0006的存儲單元中的數(shù)據(jù)寫入備份 存儲單元，并擦除該存儲單元中的數(shù)據(jù)，然后，將物理地址為0008的存儲單元中的數(shù)據(jù)寫 入物理地址為0006的存儲單元，然后，再將備份存儲單元中的數(shù)據(jù)寫入物理地址為0008的 存儲單元中，同時，還要在PAT中將邏輯地址為0003的存儲單元所對應(yīng)的物理地址修改為 0008，將邏輯地址為0008的存儲單元所對應(yīng)的物理地址修改為0006。在執(zhí)行上述每一步驟 之后，都需要在更新記錄存儲單元中記錄相關(guān)的操作，以防止因斷電而丟失數(shù)據(jù)。當(dāng)下次再 需要對邏輯地址0003進行操作時，則會相應(yīng)的操作該邏輯地址當(dāng)前對應(yīng)的物理地址所標 識的存儲單元，即物理地址為0008的存儲單元，從而實現(xiàn)了數(shù)據(jù)區(qū)的損耗均衡處理。在本實施例中，之所以要單獨記錄更新記錄存儲單元地址，是因為當(dāng)更新記錄存 儲單元進行替換時，需要修改PAT，而所修改的PAT地址又需要記錄在更新記錄存儲單元 中，如果更新記錄存儲單元的地址沒有單獨存儲，就無法找到需要修改的PAT 了，單獨記錄 備份存儲單元地址的原因與之類似。通過采用上述方法，可以大大降低各個存儲單元的總擦寫次數(shù)，以記錄PAT的存 儲單元為例只有當(dāng)某個存儲單元參與均衡或者出現(xiàn)壞塊后進行替換時，存儲單元的邏輯 地址和物理地址的對應(yīng)關(guān)系才會發(fā)生變化，此時才會更新PAT。因此，如果PAT出現(xiàn)壞塊，即 擦除達到10萬次，假設(shè)保留區(qū)的存儲單元個數(shù)為10個，也就是說記錄數(shù)據(jù)區(qū)中10個存儲單元的擦除次數(shù)，最壞情況為這10個存儲單元的邏輯地址都在PAT的同一存儲單元中，即 數(shù)據(jù)區(qū)這10個存儲單元中的每個存儲單元平均修改PATl萬次，而每個存儲單元的數(shù)據(jù)擦 除次數(shù)達到256次后才會修改PAT —次，再加上一開始不記錄擦除次數(shù)，即存儲單元出現(xiàn)壞 塊前的擦除次數(shù)10萬次，則PAT中的每個存儲單元平均可擦除10000X256+100000 = 266 萬次，遠遠超過擦寫200萬次的要求。其他存儲單元的計算方法類似，當(dāng)磁盤達到壽命時，各部分擦寫次數(shù)統(tǒng)計如表1 所示表 權(quán)利要求
1.一種存儲設(shè)備中實現(xiàn)損耗均衡的方法，其特征在于，包括確定存儲單元出現(xiàn)壞塊并記錄下出現(xiàn)壞塊的存儲單元出現(xiàn)壞塊時對應(yīng)的邏輯地址后， 或者，每次將記錄的第一擦寫次數(shù)清零后，開始記錄所述邏輯地址當(dāng)前對應(yīng)的物理地址所 標識的存儲單元的第一擦寫次數(shù)，其中，所述存儲設(shè)備中存儲有存儲單元的物理地址與邏 輯地址的當(dāng)前對應(yīng)關(guān)系；當(dāng)記錄的第一擦寫次數(shù)達到設(shè)定閾值時，從沒有出現(xiàn)壞塊的存儲單元中選擇一個存儲 單元，將所述邏輯地址當(dāng)前對應(yīng)的物理地址更新為從沒有出現(xiàn)壞塊的存儲單元中選擇的存 儲單元的物理地址，并將記錄的第一擦寫次數(shù)清零。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定存儲單元出現(xiàn)壞塊，并記錄下出現(xiàn) 壞塊的存儲單元出現(xiàn)壞塊時對應(yīng)的邏輯地址后，進一步包括從預(yù)留的空閑存儲單元中選 擇一個存儲單元，將所述邏輯地址當(dāng)前對應(yīng)的物理地址更新為從預(yù)留的空閑存儲單元中選 擇的存儲單元的物理地址，并將所述出現(xiàn)壞塊的存儲單元中的數(shù)據(jù)寫入從預(yù)留的空閑存儲 單元中選擇的存儲單元。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述預(yù)留的空閑存儲單元的個數(shù)大于等于 出現(xiàn)壞塊的存儲單元的個數(shù)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將所述邏輯地址當(dāng)前對應(yīng)的物理地址 更新為從沒有出現(xiàn)壞塊的存儲單元中選擇的存儲單元的物理地址的步驟之前，進一步包 括將所述邏輯地址當(dāng)前對應(yīng)的物理地址所標識的存儲單元中的數(shù)據(jù)寫入備份存儲單元， 并在更新記錄存儲單元中記錄寫入備份存儲單元的操作；將寫入備份存儲單元中的數(shù)據(jù)寫入從沒有出現(xiàn)壞塊的存儲單元中選擇的存儲單元，并 在更新記錄存儲單元中記錄寫入選擇的存儲單元的操作。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，還包括確定所述備份存儲單元和所述更新記錄存儲單元對應(yīng)的邏輯地址后，或者，每當(dāng)記錄 的第二擦寫次數(shù)清零后，開始記錄所述備份存儲單元或更新記錄存儲單元對應(yīng)的邏輯地址 當(dāng)前對應(yīng)的物理地址所標識的存儲單元的第二擦寫次數(shù)；當(dāng)記錄的第二擦寫次數(shù)達到設(shè)定閾值時，從沒有出現(xiàn)壞塊的存儲單元中選擇兩個存儲 單元，并將所述備份存儲單元和更新記錄存儲單元對應(yīng)的邏輯地址當(dāng)前對應(yīng)的物理地址分 別更新為所述兩個存儲單元的物理地址，并將記錄的第二擦寫次數(shù)清零。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將所述邏輯地址當(dāng)前對應(yīng)的物理地址 更新為從沒有出現(xiàn)壞塊的存儲單元中選擇的存儲單元的物理地址的步驟之后，進一步包 括接收到攜帶所述邏輯地址的數(shù)據(jù)擦寫指令后，對所述邏輯地址當(dāng)前對應(yīng)的物理地址所 標識的存儲單元進行擦寫。
7.一種實現(xiàn)損耗均衡的存儲設(shè)備，其特征在于，包括記錄模塊，用于確定存儲單元出現(xiàn)壞塊并記錄下出現(xiàn)壞塊的存儲單元出現(xiàn)壞塊時對應(yīng) 的邏輯地址后，或者，每次將記錄的第一擦寫次數(shù)清零后，開始記錄所述邏輯地址當(dāng)前對應(yīng) 的物理地址所標識的存儲單元的第一擦寫次數(shù)；更新模塊，用于當(dāng)記錄的第一擦寫次數(shù)達到設(shè)定閾值時，從沒有出現(xiàn)壞塊的存儲單元中選擇一個存儲單元，將所述邏輯地址當(dāng)前對應(yīng)的物理地址更新為從沒有出現(xiàn)壞塊的存儲 單元中選擇的存儲單元的物理地址，并將記錄的第一擦寫次數(shù)清零；存儲模塊，用于存儲各個存儲單元的物理地址與邏輯地址的當(dāng)前對應(yīng)關(guān)系。
8.如權(quán)利要求7所述的存儲設(shè)備，其特征在于，所述更新模塊，進一步用于確定出現(xiàn) 壞塊的存儲單元出現(xiàn)壞塊時對應(yīng)的邏輯地址之后，從預(yù)留的空閑存儲單元中選擇一個存儲 單元，將所述邏輯地址當(dāng)前對應(yīng)的物理地址更新為從預(yù)留的空閑存儲單元中選擇的存儲單 元的物理地址，并將所述出現(xiàn)壞塊的存儲單元中的數(shù)據(jù)寫入從預(yù)留的空閑存儲單元中選擇 的存儲單元。
9.如權(quán)利要求7所述的存儲設(shè)備，其特征在于，所述更新模塊，具體用于將所述邏輯地址當(dāng)前對應(yīng)的物理地址所標識的存儲單元中的數(shù)據(jù)寫入備份存儲單元， 并在更新記錄存儲單元中記錄寫入備份存儲單元的操作；將寫入備份存儲單元中的數(shù)據(jù)寫入從沒有出現(xiàn)壞塊的存儲單元中選擇的存儲單元，并 在更新記錄存儲單元中記錄寫入選擇的存儲單元的操作。
10.如權(quán)利要求9所述的存儲設(shè)備，其特征在于，所述更新模塊，進一步用于 確定所述備份存儲單元和所述更新記錄存儲單元對應(yīng)的邏輯地址后，或者，每當(dāng)記錄的第二擦寫次數(shù)清零后，開始記錄所述備份存儲單元或更新記錄存儲單元對應(yīng)的邏輯地址 當(dāng)前對應(yīng)的物理地址所標識的存儲單元的第二擦寫次數(shù)；當(dāng)記錄的第二擦寫次數(shù)達到設(shè)定閾值時，從沒有出現(xiàn)壞塊的存儲單元中選擇兩個存儲 單元，并將所述備份存儲單元和更新記錄存儲單元對應(yīng)的邏輯地址當(dāng)前對應(yīng)的物理地址分 別更新為所述兩個存儲單元的物理地址，并將記錄的第二擦寫次數(shù)清零。
11.如權(quán)利要求7所述的存儲設(shè)備，其特征在于，還包括接收模塊，用于接收到攜帶所述邏輯地址的數(shù)據(jù)擦寫指令后，對所述邏輯地址當(dāng)前對 應(yīng)的物理地址所標識的存儲單元進行擦寫。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種存儲設(shè)備中實現(xiàn)損耗均衡的方法及存儲設(shè)備，該方法包括確定存儲單元出現(xiàn)壞塊并記錄下出現(xiàn)壞塊的存儲單元出現(xiàn)壞塊時對應(yīng)的邏輯地址后，或者，每次將記錄的擦寫次數(shù)清零后，開始記錄該邏輯地址當(dāng)前對應(yīng)的物理地址所標識的存儲單元的擦寫次數(shù)，其中，存儲設(shè)備中存儲有存儲單元的物理地址與邏輯地址的當(dāng)前對應(yīng)關(guān)系；當(dāng)記錄的擦寫次數(shù)達到設(shè)定閾值時，從沒有出現(xiàn)壞塊的存儲單元中選擇一個存儲單元，將該邏輯地址當(dāng)前對應(yīng)的物理地址更新為從沒有出現(xiàn)壞塊的存儲單元中選擇的存儲單元的物理地址，并將記錄的擦寫次數(shù)清零。通過記錄出現(xiàn)壞塊的邏輯存儲單元擦寫次數(shù)，可有效避免擦寫次數(shù)過多的存儲單元被寫壞，提高存儲設(shè)備的使用壽命。
文檔編號G06F12/02GK102135942SQ20101061731
公開日2011年7月27日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者薛晗 申請人:北京握奇數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限公司