本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)存儲領(lǐng)域，尤其涉及一種3D閃存的控制方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)內(nèi)存芯片的存儲模式以平面分布為基礎(chǔ),所有存儲單元均分布于二維平面當中。3D閃存，是通過將原本平鋪的存儲單元堆疊起來，形成多層結(jié)構(gòu)，來提供容量。

現(xiàn)有的3D閃存，可將其分為若干層，每層有若干行，每行有若干個物理塊。在此結(jié)構(gòu)特點下，3D閃存具有以下性能特點，一方面，當對3D閃存進行數(shù)據(jù)讀寫操作訪問時，其每層物理塊的訪問速度要快于層間的訪問速度；另一方面，當對3D閃存中某個物理塊進行寫操作或擦除操作時，該物理塊周圍同層的物理塊比不同層的物理塊，會受到更大的影響。當前技術(shù)中并未充分根據(jù)3D閃存這一結(jié)構(gòu)性能特點，有針對性地設(shè)計合適的方法，來保證性能和穩(wěn)定性的平衡。

現(xiàn)有技術(shù)中針對此問題主要涉及3D閃存管理技術(shù)中如下三個方面的技術(shù)細節(jié)：

1、空閑塊分配策略：當前空閑塊分配策略為線性分配策略，按照空閑塊物理地址從小到大，順次將物理地址空間中的空閑塊分配出去。當?shù)竭_最后一塊物理塊后，管理程序回到物理地址起始位置，重新掃描芯片，尋找空閑塊。一方面，此策略可能將同一物理塊鏈中的物理塊分散至多個物理層，導(dǎo)致在進行讀操作和擦除操作時，訪問性能降低。另一方面，該策略有可能將多個在某段時間連續(xù)訪問的物理塊鏈放置于同一層，導(dǎo)致該物理層中的物理塊被頻繁操作，物理塊穩(wěn)定性迅速降低，數(shù)據(jù)出錯的可能性大大增加。

2、缺少對物理塊鏈更新頻度的監(jiān)測：當操作系統(tǒng)向芯片中寫入數(shù)據(jù)后，對于某些邏輯空間的數(shù)據(jù)將長期駐留在芯片中，且更新頻度較低。而某些邏輯空間的數(shù)據(jù)，在一定時間段內(nèi)不斷進行數(shù)據(jù)更新。導(dǎo)致用于存儲未頻繁更新的邏輯空間數(shù)據(jù)的物理塊穩(wěn)定性較高，因此芯片性能下降不均勻。

3、物理塊擦除回收策略：當前技術(shù)中，當芯片中無空閑塊可供分配時，則尋找最長物理塊鏈進行擦除回收操作。該策略嚴重影響用戶的單次訪問時間，降低芯片性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種3D閃存的控制方法和系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)中由空閑塊的線性分配策略導(dǎo)致的芯片訪問性能低，穩(wěn)定性差的問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供了一種3D閃存的控制方法，在將數(shù)據(jù)寫入邏輯地址時，根據(jù)地址映射關(guān)系檢測是否有與所述邏輯地址對應(yīng)的物理地址，

當檢測結(jié)果為是時，查找與所述物理地址對應(yīng)的物理塊，從所述物理塊對應(yīng)的物理層中分配空閑物理塊進行數(shù)據(jù)寫入；

當檢測結(jié)果為否時，分配新的物理塊，并將數(shù)據(jù)寫入所述新的物理塊。

相應(yīng)地，本發(fā)明實施例還提供了一種3D閃存的控制系統(tǒng)，包括尋址模塊、第一寫操作分配模塊和第二寫操作分配模塊，

所述尋址模塊用于在將數(shù)據(jù)寫入邏輯地址時，根據(jù)地址映射關(guān)系檢測是否有與邏輯地址對應(yīng)的物理地址，

當檢測結(jié)果為是時，所述第一寫操作分配模塊查找與所述物理地址對應(yīng)的物理塊，并從與所述物理塊對應(yīng)的物理層中分配空閑物理塊進行數(shù)據(jù)寫入；

當檢測結(jié)果為否時，所述第二寫操作分配模塊分配新的物理塊，并將數(shù)據(jù)寫入所述新的物理塊。

實施本發(fā)明實施例，具有如下有益效果：一方面，在將數(shù)據(jù)寫入邏輯地址時，根據(jù)地址映射關(guān)系檢測是否有與所述邏輯地址對應(yīng)的物理地址，當檢測結(jié)果為是時，查找與所述物理地址對應(yīng)的物理塊，從所述物理塊對應(yīng)的物理層中分配空閑物理塊進行數(shù)據(jù)寫入，由于在3D閃存中，對比單次訪問多個物理層間的物理塊，連續(xù)訪問同一物理層中的物理塊的效率更高，因此本發(fā)明實施例通過讓同一物理塊鏈中的物理塊處于同一物理層，實現(xiàn)了芯片訪問速度的提升。另一方面，當上述檢測結(jié)果為否時，則需要構(gòu)建一個新的物理塊鏈，此時分配新的物理塊，并將數(shù)據(jù)寫入所述新的物理塊，進一步的，所述新的物理塊從評定值最小的物理層中選擇，由此保證了從芯片中穩(wěn)定性較強的物理層中構(gòu)建新的物理塊鏈，提升了芯片的穩(wěn)定性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明提供的一種3D閃存的控制方法的第一實施例流程圖；

圖2是圖1中分配新的物理塊的流程圖；

圖3是圖1中從與物理地址對應(yīng)的物理塊所在物理層分配空閑物理塊的流程圖；

圖4是圖3中分配同層的空閑物理塊的流程圖；

圖5是圖4中對物理塊鏈進行擦除回收的流程圖；

圖6是本發(fā)明提供的一種3D閃存的控制系統(tǒng)的第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是圖6中第二寫操作分配模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是圖6中第一寫操作分配模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參見圖1，是本發(fā)明提供的一種3D閃存的控制方法的第一實施例流程圖，該方法包括：

S101：根據(jù)邏輯地址查找映射表；

在將數(shù)據(jù)寫入邏輯地址時，操作系統(tǒng)向存儲管理系統(tǒng)發(fā)起對邏輯頁號log_page的寫請求，存儲管理系統(tǒng)首先計算對應(yīng)的邏輯塊號log_block和塊內(nèi)偏移頁號offset，根據(jù)邏輯塊號查找映射表，找到對應(yīng)的物理塊號phy_block。

S102：根據(jù)地址映射關(guān)系檢測是否有與所述邏輯地址對應(yīng)的物理地址，當檢測結(jié)果為是時，執(zhí)行步驟S103；若邏輯塊首次向芯片中寫入數(shù)據(jù)，則映射表中找不到對應(yīng)的物理塊號，此時，執(zhí)行步驟S104。

S103：查找與所述物理地址對應(yīng)的物理塊，從與該物理塊對應(yīng)的物理層中分配空閑物理塊進行數(shù)據(jù)寫入；

S104：分配新的物理塊，并將數(shù)據(jù)寫入該新的物理塊。

根據(jù)3D閃存的結(jié)構(gòu)特點，分別為每個物理層設(shè)置一個寫操作計數(shù)器，和擦除次數(shù)計數(shù)器，并分別組織成兩個隊列。對于以擦除次數(shù)指標組織的邏輯隊列，隊頭為當前擦除操作次數(shù)最多的物理層，隊尾為擦除操作次數(shù)最少的物理層。對于以寫操作次數(shù)為指標的隊列，隊頭為當前寫操作次數(shù)最多的物理層，隊尾為寫操作次數(shù)最少的物理層。當對某一個物理塊鏈進行回收擦除操作后，一方面修改對應(yīng)擦除隊列中某個層對應(yīng)的擦除次數(shù)，并根據(jù)隊列的組織規(guī)則，移動該物理層在隊列中的位置；另一方面，首先根據(jù)擦除次數(shù)指標，然后再根據(jù)寫次數(shù)指標，找出評定值最小的物理層，將該物理層中的空閑塊進行分配。其中erase_time表示該物理層的擦除次數(shù)，write_time表示該物理層中物理塊的寫操作次數(shù)。初始狀態(tài)下，兩個隊列均按照層號由小到大的順序進行排列。

令對芯片執(zhí)行一次擦除操作的影響相當于執(zhí)行a次寫操作的影響，根據(jù)某一特定物理層的擦除操作次數(shù)erase_time和寫操作次數(shù)write_time，依據(jù)公式(1)計算出該物理層的評定值V，

V＝erase_time*a+write_time (1)

圖2是圖1中分配新的物理塊的流程圖，具體的，步驟S104包括以下步驟：

S201：存儲管理系統(tǒng)根據(jù)公式(1)，對每個物理層計算評定值，從各物理層中，查找出評定值最小的物理層；

S202：檢測所述評定值最小的物理層中是否有空閑物理塊，當檢測結(jié)果為是時，執(zhí)行步驟S203，否則，執(zhí)行步驟S204；

S203：從評定值最小的物理層中選擇空閑物理塊進行分配；

S204：對上述評定值最小的物理層中的物理塊鏈進行擦除回收，以便獲得空閑物理塊，將獲得的空閑的物理塊進行分配。

進一步的，圖3是圖1中從與物理地址對應(yīng)的物理塊所在物理層分配空閑物理塊的流程圖，步驟S103具體包括以下步驟，

S301：檢測由所述物理塊組成的物理塊鏈中是否有空閑物理頁，當檢測結(jié)果為是時，執(zhí)行步驟S302，否則，執(zhí)行步驟S303；

S302：將數(shù)據(jù)寫入所述空閑物理頁；

S303：判斷所述物理塊鏈的長度是否達到操作系統(tǒng)的最大限定長度，

當判斷為是時，執(zhí)行步驟S304，否則執(zhí)行步驟S305；

S304：沿所述物理塊鏈從后向前開始查找空閑物理頁，并向所述空閑物理頁寫入數(shù)據(jù)。其中，令邏輯頁號為log_page，每個物理塊中共有page_per_block個物理頁。存儲管理系統(tǒng)首先在物理塊鏈中的第offset＝log_page％page_per_block中寫入數(shù)據(jù)，當物理塊鏈長度達到最大限度后，則從物理塊鏈的最后一個物理塊開始，尋找空閑的塊內(nèi)物理頁r_offset，并由后向前對r_offset頁寫入數(shù)據(jù)。該步驟保證了塊鏈中的空閑物理頁空間得到充分利用，避免了因空閑物理塊不足，而擦除大量未被使用的物理頁的情況發(fā)生。

S305：從所述物理塊鏈對應(yīng)的物理層中分配新的物理塊，并將所述新的物理塊加入所述物理塊鏈中。

圖4是圖3中分配同層的空閑物理塊的流程圖，其中，S305具體包括以下步驟，

S401：存儲管理系統(tǒng)首先檢測上述物理塊鏈對應(yīng)的物理層中是否有空閑物理塊，

當檢測結(jié)果為是時，執(zhí)行步驟S402，否則，執(zhí)行步驟S403，

S402：從上述與物理塊鏈對應(yīng)的物理層中選擇空閑物理塊進行分配；

S403：對上述物理塊鏈進行擦除回收以獲得空閑物理塊，對獲得的空閑物理塊進行分配。

圖5是圖4中對物理塊鏈進行擦除回收的流程圖，上述擦除回收物理塊鏈包括以下步驟：

S501：在上述物理塊鏈所對應(yīng)的物理層中獲取所有物理塊鏈，并將物理塊鏈根據(jù)長度從大到小排序，按排序從前開始選擇至少兩個物理塊鏈；

S502：從上述至少兩個物理塊鏈中選擇最久未被更新的物理塊鏈，將該物理塊鏈中的數(shù)據(jù)進行擦除；

S503：計算各個物理層的評定值，并根據(jù)公式(1)選擇評定值最小的物理層，從評定值最小的物理層中獲取空閑物理塊；

S504：將上述最久未被更新的物理塊鏈中的數(shù)據(jù)復(fù)制到上述空閑物理塊中，完成對物理塊鏈的擦除回收操作。

上述物理塊鏈還包括時間戳，時間戳用于記錄該物理塊鏈的最近一次被修改的時間，根據(jù)時間戳可獲得最久未被更新的物理塊鏈。存儲管理系統(tǒng)每隔若干次寫操作后，掃描一次物理塊鏈，查看該物理塊鏈的時間戳。當經(jīng)過第n次掃描后，取出前m個時間戳記錄時間較早的物理塊鏈，判定這前m個物理塊鏈中的物理塊更新頻率較低，進行擦除回收操作，釋放長期未被使用，穩(wěn)定性較高的物理塊，并根據(jù)(1)，尋找評定值較大的物理層中的空閑物理塊，將數(shù)據(jù)寫入該物理塊中。其中，m和n為不小于1的整數(shù)。

如圖6所示，為本發(fā)明提供的一種3D閃存的控制系統(tǒng)的第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，該系統(tǒng)包括尋址模塊1、第一寫操作分配模塊2和第二寫操作分配模塊3，上述尋址模塊1用于在將數(shù)據(jù)寫入邏輯地址時，根據(jù)地址映射關(guān)系檢測是否有與邏輯地址對應(yīng)的物理地址，當檢測結(jié)果為是時，上述第一寫操作分配模塊2查找與上述物理地址對應(yīng)的物理塊，并從與上述物理塊對應(yīng)的物理層中分配空閑物理塊進行數(shù)據(jù)寫入；當檢測結(jié)果為否時，上述第二寫操作分配模塊3分配新的物理塊，并將數(shù)據(jù)寫入所述新的物理塊。

圖7是圖6中第二寫操作分配模塊3的結(jié)構(gòu)示意圖，第二寫操作分配模塊3包括：評定值計算單元31、第一物理塊查找單元32、第一分配單元33和第二分配單元34，上述評定值計算單元31，令對芯片執(zhí)行一次擦除操作的影響相當于執(zhí)行a次寫操作的影響，

根據(jù)某一特定物理層的擦除操作次數(shù)erase_time和寫操作次數(shù)write_time，依據(jù)公式(1)計算出該物理層的評定值V，

V＝erase_time*a+write_time (1)

所述第一物理塊查找單元32，用于從各物理層中查找出評定值最小的物理層，并檢測所述評定值最小的物理層中是否有空閑物理塊，當檢測結(jié)果為是時，上述第一分配單元33從所述評定值最小的物理層中選擇空閑物理塊進行分配；當檢測結(jié)果為否時，上述第二分配單元34對所述評定值最小的物理層中的物理塊鏈進行擦除回收，以便獲得空閑物理塊，將獲得的空閑的物理塊進行分配。

圖8是圖6中第一寫操作分配模塊2的結(jié)構(gòu)示意圖，上述第一寫操作分配模塊2包括物理頁查找單元21、第一寫入單元22、第二寫入單元23，上述物理頁查找單元21用于檢測由所述物理塊組成的物理塊鏈中是否有空閑物理頁，在檢測結(jié)果為是時，上述第一寫入單元22將數(shù)據(jù)寫入所述空閑物理頁；否則，第二寫入單元23判斷所述物理塊鏈的長度是否達到操作系統(tǒng)的最大限定長度，當判斷為是時，上述第二寫入單元23沿所述物理塊鏈從后向前開始查找空閑物理頁，并向所述空閑物理頁寫入數(shù)據(jù)，當判斷為否時，上述第二寫入單元23從所述物理塊鏈對應(yīng)的物理層中分配新的物理塊，并將所述新的物理塊加入所述物理塊鏈中。

上述第二寫入單元23包括第二物理塊查找單元231、第三分配單元232和第四分配單元233，上述第二物理塊查找單元231，用于檢測所述物理塊鏈對應(yīng)的物理層中是否有空閑物理塊，當檢測結(jié)果為是時，上述第三分配單元232從所述與物理塊鏈對應(yīng)的物理層中選擇空閑物理塊進行分配，當檢測結(jié)果為否時，上述第四分配單元233對所述物理塊鏈進行擦除回收以獲得空閑物理塊，對獲得的空閑物理塊進行分配。

上述第二分配單元34包括：擦除單元341，用于從所述至少兩個物理塊鏈中選擇最久未被更新的物理塊鏈，將該物理塊鏈中的數(shù)據(jù)進行擦除；復(fù)制單元342，用于根據(jù)公式(1)選擇評定值最小的物理層，從所述評定值最小的物理層中獲取空閑物理塊，并將所述最久未被更新的物理塊鏈中的數(shù)據(jù)復(fù)制到所述空閑物理塊中。

上述物理塊鏈包括時間戳，時間戳用于記錄所述物理塊鏈的最近一次被修改的時間；根據(jù)時間戳獲得最久未被更新的物理塊鏈。

本發(fā)明實施例在將數(shù)據(jù)寫入邏輯地址時，一方面，對于已經(jīng)存在對應(yīng)物理塊鏈的寫請求，分配同層的空閑物理塊，通過讓同一物理塊鏈中的物理塊處于同一物理層，來保證較快的讀寫訪問速度；另一方面，對首次構(gòu)建物理塊鏈的寫請求，需要構(gòu)建一個新的物理塊鏈時，則根據(jù)計算出的評定值得出各個物理層的相對穩(wěn)定性，擇優(yōu)選擇穩(wěn)定性較強的物理層構(gòu)建新的塊鏈，最終獲得速度與穩(wěn)定性的平衡。進一步的，本發(fā)明實施例限定物理塊鏈的長度，當物理塊鏈到達最大長度限制時，對該塊鏈進行擦除操作。同時，當某個物理層中無空閑物理塊時，對更新頻度較低的物理塊鏈進行擦除回收，從而還保證了芯片的穩(wěn)定性整體均勻下降。

以上所揭露的僅為本發(fā)明一種較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述實施例的全部或部分流程，并依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬于發(fā)明所涵蓋的范圍。