CN100592427C - 一种数据块的磨损处理方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了数据块的磨损处理方法和装置，避免因频繁写入物理块而造成存储设备的过早磨损以致数据丢失。其技术方案为：该方法包括：在对数据块进行操作时，记载其磨损记录；当数据块的磨损记录到达临界值时，确定备用存储空间；更新数据块的物理地址和逻辑地址的映射；将该数据块上的数据转移到该备用存储空间中。本发明应用于存储设备领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种数据磨损的处理方法和装置，尤其涉及一种基于磨损记录的对存储设备中数据块的磨损处理方法和装置。
背景技术
现有的磁盘设备使用自我监测分析和报告技术标准(S.M.A.R.T)，具有重映坏的磁盘扇区到没有用过的备用的扇区的功能。然而，这些磁盘机制基本上都依赖于在运行期通过观察一个失败的写入发现扇区故障。这些算法假设扇区故障是无法预测并是随机的，因此只能反向侦测。
而对于基于闪存的设备来说(例如闪存卡、U盘、闪存模块组成的阵列等)，积极主动的磨损预防显得特别重要，这是因为运行期发现闪存块失效与磁盘技术相比成本更大。在磁盘中，相对于慢速的臂寻时间来说，磁头能很快读回刚写入的数据，这样数据核实就无需以明显的性能为代价。然而，对基于闪存的设备，存取时间是由实际的块读写决定的，而不是一个物理查找。因而，以额外的读取操作来核实写入和发现失效将会有一个显著的性能降低为代价。这一点对基于闪存的设备是无法接受的，因为其吞吐量相对于磁盘技术是一个缺陷。
目前的闪存没有避免磨损的机制，如果将磁盘的S.M.A.R.T技术引入到闪存中，也无法做到主动预防磨损。为了闪存的可靠性要求，亟待一种对闪存存储的磨损进行预防和处理的技术。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种数据块的磨损处理方法，避免因频繁写入物理块而造成存储设备的过早磨损以致数据丢失。
本发明的另一目的在于提供了一种数据块的磨损处理装置，避免因频繁写入物理块而造成存储设备的过早磨损以致数据丢失。
本发明的技术方案为：本发明揭示了一种数据块的磨损处理方法，包括：
在对数据块进行操作时，记载其磨损记录；
当数据块的磨损记录到达临界值时，确定备用存储空间；
更新数据块的物理地址和逻辑地址的映射；
将该数据块上的数据转移到该备用存储空间中。
上述的数据块的磨损处理方法，其中，该磨损记录记载在每一个数据块中或者记载在一个预设的存储空间。
上述的数据块的磨损处理方法，其中，在该数据块所在的单个存储模块内确定该备用存储空间，或者在与该数据块所在的存储模块不同的另一个存储模块内确定该备用存储空间。
本发明还揭示了一种数据块的磨损处理方法，包括：
在对数据块进行操作时，记载其磨损记录；
当数据块的磨损记录到达临界值时，确定替换块的逻辑地址和物理地址；
更新数据块的物理地址和逻辑地址的映射；
对该数据块和该替换块交换数据。
上述的数据块的磨损处理方法，其中，将磨损记录最少的数据块确定为该替换块。
上述的数据块的磨损处理方法，其中，该磨损记录记载在每一个数据块中或者记载在一个预设的存储空间。
上述的数据块的磨损处理方法，其中，在该数据块所在的单个存储模块内确定该替换块，或者在与该数据块所在的存储模块不同的另一个存储模块内确定该替换块。
上述的数据块的磨损处理方法，其中，该数据块是位于闪存模块中的数据块。
本发明揭示了一种数据块的磨损处理装置，包括：
磨损记录记载模块，在对数据块进行操作时记载其磨损记录；
临界判断模块，判断数据块的磨损记录是否到达临界值；
备用存储空间确定模块，在该临界判断模块判断出数据块到达临界值时确定备用存储空间；
块映射更新模块，更新数据块的物理地址和逻辑地址的映射；
数据转移模块，将该数据块中的数据转移到该备用存储空间。
上述的数据块的磨损处理装置，其中，该磨损记录记载模块将该磨损记录记载在每一数据块中或者该磨损记录记载模块将该磨损记录记载在一个预设的存储空间。
上述的数据块的磨损处理装置，其中，该备用存储空间确定模块是在该数据块所在的单个存储模块内确定该备用存储空间，或者该备用存储空间确定模块是在与该数据块所在的存储模块不同的另一个存储模块内确定该备用存储空间。
本发明还揭示了一种数据块的磨损处理装置，包括：
磨损记录记载模块，在对数据块进行操作时记载其磨损记录；
临界判断模块，判断数据块的磨损记录是否到达临界值；
替换块确定模块，在该临界判断模块判断出数据块到达临界值时确定替换块；
块映射更新模块，更新数据块的物理地址和逻辑地址的映射；
数据交换模块，对该数据块和该替换块交换数据。
上述的数据块的磨损处理装置，其中，该替换块确定模块将磨损记录最少的数据块确定为该替换块。
上述的数据块的磨损处理装置，其中，该磨损记录记载模块将该磨损记录记载在每一数据块中或者该磨损记录记载模块将该磨损记录记载在一个预设的存储空间。
上述的数据块的磨损处理装置，其中，该替换块确定模块是在该数据块所在的单个存储模块内确定该替换块，或者该替换块确定模块是在与该数据块所在的存储模块不同的另一个存储模块内确定该替换块。
上述的数据块的磨损处理装置，其中，该数据块是位于闪存模块中的数据块。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明通过磨损记录来跟踪每个物理块的写入历史，得以精确跟踪任何特别的接近损坏的数据块。当发现这个数据块后，重映到另一个物理位置，这样避免了损坏。对比现有技术，极大提高了基于闪存的存储寿命。
附图说明
图1是本发明的数据块的磨损处理方法的第一实施例的流程图。
图2是闪存存储装置的第一实施例的框图。
图3是闪存存储装置的第二实施例的框图。
图4是本发明的数据块的磨损处理方法的第二实施例的流程图。
图5是本发明的数据块的磨损处理装置的第一实施例的框图。
图6是本发明的数据块的磨损处理装置的第二实施例的框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
图1示出了本发明的数据块的磨损处理方法的第一实施例的流程。请参见图1，下面是对本方法中各步骤的详细描述。
步骤S10：在对数据块进行操作时，记载其磨损记录。
操作可以包括读数据、写数据或者读写数据，相应的，磨损记录可以是该数据块上读数据的次数、写数据的次数或者读写数据的次数。较佳地，将在数据块上写数据的次数作为磨损次数记录。
可以将每个数据块的磨损记录记载在该数据块自身的存储空间内，例如每个数据块中都留有一段字节，用于存储其自身的磨损记录。也可以把每个数据块的磨损记录统一记载在一个专门的存储空间，例如在一个存储模块中独立开辟一个存储空间，专门用于存储所有数据块的磨损记录。
这里所说的数据块较佳的是指闪存存储的数据块，当然也可以是其他存储技术的数据块。
步骤S12：当数据块的磨损记录到达临界值时，确定备用存储空间。
备用存储空间通常是一个或多个空白的数据块。一般来说，闪存装置有两种实现方式，一种是如图2所示的单个闪存模块的方式，装置包括物理输入/输出接口30、闪存控制器31和单个闪存模块32；另一种是如图3所示的闪存阵列的方式，装置包括物理输入/输出接口40、闪存阵列控制器41和闪存阵列42，其中闪存阵列42由并列的多个闪存模块421～42N构成。其中闪存控制器31和闪存阵列控制器41在各自装置中均完成逻辑地址和物理地址的映射。
对于图2的实施例，由于是单一的闪存模块，备用存储空间和该数据块是位于同一个闪存模块32的。
对于图3的实施例，由于是多个闪存模块，备用存储空间和该数据块可以位于同一个闪存模块，也可以位于不同的闪存模块。
步骤S14：更新数据块的物理地址和逻辑地址的映射。
在放弃磨损的物理块的时候，需要对原来的物理地址和逻辑地址的映射关系进行更新。
步骤S16：将磨损数据块上的数据转移到备用存储空间中。
对应于步骤S12，在图2的实施例中，数据转移到位于同一闪存模块的另一个空白数据块中。在图3的实施例中，数据转移到另一闪存模块的空白数据块中。
图4示出了本发明的数据块的磨损处理方法的另一实施例的流程。请参见图4，下面是对该方法中各步骤的详细描述。
步骤S20：在对数据块进行操作时，记载其磨损记录。
操作可以包括读数据、写数据或者读写数据，相应的，磨损记录可以是该数据块上读数据的次数、写数据的次数或者读写数据的次数。较佳地，将在数据块上写数据的次数作为磨损次数记录。
可以将每个数据块的磨损记录记载在该数据块自身的存储空间内，例如每个数据块中都留有一段字节，用于存储其自身的磨损记录。也可以把每个数据块的磨损记录统一记载在一个专门的存储空间，例如在一个存储模块中独立开辟一个存储空间，专门用于存储所有数据块的磨损记录。
这里所说的数据块较佳的是指闪存存储的数据块，当然也可以是其他存储技术的数据块。
步骤S22：当数据块的磨损记录到达临界值时，确定替换块的逻辑地址和物理地址。
较佳地，将磨损记录最少的数据块确定为替换块。对于图2的实施例，由于是单一的闪存模块，替换块和数据块是位于同一个闪存模块32的。对于图3的实施例，由于是多个闪存模块，替换块和数据块可以位于同一个闪存模块，也可以位于不同的闪存模块。
步骤S24：更新数据块的物理地址和逻辑地址。
在交换两个物理块数据的时候，需要对原来的物理地址和逻辑地址的映射关系进行更新。
步骤S26：对数据块和替换块交换数据。
对应于步骤S22，在图2的实施例中，数据块和位于同一闪存模块的替换块进行数据交换。在图3的实施例中，数据块和另一闪存模块的替换块进行数据交换。
基于图1的方法，图5示出了对应的装置的实例。请参见图5，装置5包括磨损记录记载模块50、临界判断模块51、备用存储空间确定模块52、块映射更新模块53和数据转移模块54。
其中磨损记录记载模块50在对数据块进行操作时记载其磨损记录。这里所说的操作可以包括读数据、写数据或者读写数据，相应的，磨损记录可以是该数据块上读数据的次数、写数据的次数或者读写数据的次数。较佳地，将在数据块上写数据的次数作为磨损次数记录。可以将每个数据块的磨损记录记载在该数据块自身的存储空间内，例如每个数据块中都留有一段字节，用于存储其自身的磨损记录。也可以把每个数据块的磨损记录统一记载在一个专门的存储空间，例如在一个存储模块中独立开辟一个存储空间，专门用于存储所有数据块的磨损记录。这里所说的数据块较佳的是指闪存存储的数据块，当然也可以是其他存储技术的数据块。
临界判断模块51判断数据块的磨损记录是否到达临界值。
备用存储空间确定模块52在临界判断模块51判断出数据块到达临界值时确定备用存储空间。备用存储空间通常是一个或多个空白的数据块。一般来说，闪存装置有两种实现方式，一种是如图2所示的单个闪存模块的方式，装置包括物理输入/输出接口30、闪存控制器31和单个闪存模块32；另一种是如图3所示的闪存阵列的方式，装置包括物理输入/输出接口40、闪存阵列控制器41和闪存阵列42，其中闪存阵列42由并列的多个闪存模块421～42N构成。其中闪存控制器31和闪存阵列控制器41在各自装置中均完成逻辑地址和物理地址的映射。对于图2的实施例，由于是单一的闪存模块，备用存储空间和该数据块是位于同一个闪存模块32的。对于图3的实施例，由于是多个闪存模块，备用存储空间和该数据块可以位于同一个闪存模块，也可以位于不同的闪存模块。
块映射更新模块53更新数据块的物理地址和逻辑地址的映射。在放弃磨损的物理块的时候，需要块映射更新模块53对原来的物理地址和逻辑地址的映射关系进行更新。
数据转移模块54将数据块中的数据转移到备用存储空间。在图2的实施例中，数据转移到位于同一闪存模块的另一个空白数据块中。在图3的实施例中，由于是多个闪存模块，数据可以转移到同一个闪存模块的空白数据块中，也可以转移到另一闪存模块的空白数据块中。
基于图4的方法实施例，图6示出了数据块的磨损处理装置。请参见图6，装置6包括磨损记录记载模块60、临界判断模块61、替换块确定模块62、块映射更新模块63和数据交换模块64。
磨损记录记载模块60在对数据块进行操作时记载其磨损记录。具体实施方式已于上述实施例描述，在此不再赘述。
临界判断模块61判断数据块的磨损记录是否到达临界值。
替换块确定模块62在临界判断模块61判断出数据块到达临界值时确定替换块。较佳地，替换块确定模块62将磨损记录最少的数据块确定为替换块。对于图2的实施例，由于是单一的闪存模块，替换块和数据块是位于同一个闪存模块32的。对于图3的实施例，由于是多个闪存模块，替换块和数据块可以位于同一个闪存模块，也可以位于不同的闪存模块。
块映射更新模块63更新数据块的物理地址和逻辑地址。在交换两个物理块数据的时候，需要对原来的物理地址和逻辑地址的映射关系进行更新。
数据交换模块64对数据块和替换块交换数据。在图2的实施例中，数据块和位于同一闪存模块的替换块进行数据交换。在图3的实施例中，由于是多个闪存模块，数据块和可以和同一个闪存模块的替换块进行数据交换，也可和另一闪存模块的替换块进行数据交换。
上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现或使用本发明的，本领域普通技术人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。
Claims (10)
1、一种数据块的磨损处理方法，该数据块位于闪存阵列的其中一个闪存模块中，闪存阵列是由多个闪存模块构成的，包括：
在对数据块进行操作时，记载其磨损记录；
当数据块的磨损记录到达临界值时，将位于同一闪存模块或者不同闪存模块中的一个或多个空白的数据块作为备用存储空间；
更新数据块的物理地址和逻辑地址的映射；
将该数据块上的数据转移到该备用存储空间中。
2、根据权利要求1所述的数据块的磨损处理方法，其特征在于，该磨损记录记载在每一个数据块中或者记载在一个预设的存储空间。
3、一种数据块的磨损处理方法，该数据块位于闪存阵列的其中一个闪存模块中，闪存阵列是由多个闪存模块构成的，包括：
在对数据块进行操作时，记载其磨损记录；
当数据块的磨损记录到达临界值时，将同一闪存模块或不同闪存模块中的数据块作为替换块，并确定替换块的逻辑地址和物理地址；
更新数据块的物理地址和逻辑地址的映射；
对该数据块和该替换块交换数据。
4、根据权利要求3所述的数据块的磨损处理方法，其特征在于，将闪存模块中磨损记录最少的数据块确定为该替换块。
5、根据权利要求3所述的数据块的磨损处理方法，其特征在于，该磨损记录记载在每一个数据块中或者记载在一个预设的存储空间。
6、一种数据块的磨损处理装置，该装置位于闪存阵列中，闪存阵列是由多个闪存模块构成的，该装置包括：
磨损记录记载模块，在对闪存模块中的数据块进行操作时记载其磨损记录；
临界判断模块，判断数据块的磨损记录是否到达临界值；
备用存储空间确定模块，在该临界判断模块判断出数据块到达临界值时将位于同一闪存模块或者不同闪存模块中的一个或多个空白的数据块作为备用存储空间；
块映射更新模块，更新数据块的物理地址和逻辑地址的映射；
数据转移模块，将该数据块中的数据转移到该备用存储空间。
7、根据权利要求6所述的数据块的磨损处理装置，其特征在于，该磨损记录记载模块将该磨损记录记载在每一数据块中或者该磨损记录记载模块将该磨损记录记载在一个预设的存储空间。
8、一种数据块的磨损处理装置，该装置位于闪存阵列中，闪存阵列是由多个闪存模块构成的，该装置包括：
磨损记录记载模块，在对数据块进行操作时记载其磨损记录；
临界判断模块，判断数据块的磨损记录是否到达临界值；
替换块确定模块，在该临界判断模块判断出数据块到达临界值时，将同一闪存模块或不同闪存模块中的数据块作为替换块，并确定替换块的逻辑地址和物理地址；
块映射更新模块，更新数据块的物理地址和逻辑地址的映射；
数据交换模块，对该数据块和该替换块交换数据。
9、根据权利要求8所述的数据块的磨损处理装置，其特征在于，该替换块确定模块将磨损记录最少的数据块确定为该替换块。
10、根据权利要求8所述的数据块的磨损处理装置，其特征在于，该磨损记录记载模块将该磨损记录记载在每一数据块中或者该磨损记录记载模块将该磨损记录记载在一个预设的存储空间。
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