CN103246615B - 一种闪存存储设备中数据管理的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于存储器的数据存储技术领域，提供了一种闪存存储设备中数据管理的方法及装置，所述闪存存储设备包括读缓冲存储区域和普通存储区域，所述读缓冲存储区域的存储容量小于所述普通存储区域的存储容量，所述方法包括：判断所述闪存存储设备中的数据是否为热数据；若是，将所述数据存储至所述读缓冲存储区域，否则将所述数据存储至所述普通存储区域。本发明通过将所述热数据存储至存储容量较小的读缓冲存储区域，使得在读取所述热数据时，直接从所述读缓冲存储区域中读取，从而能够大大减少热数据读取时的寻址时间，提高热数据的读取效率。

Description

一种闪存存储设备中数据管理的方法及装置

技术领域

本发明属于存储器的数据存储技术领域，尤其涉及一种闪存存储设备中数据管理的方法及装置。

背景技术

Flash存储设备，也叫闪存存储设备，是一种可编程存储器件，具有体积小、容量大、防震、能耗低及数据不易失等特点。

在闪存存储设备中，有些数据的读取次数比较频繁，比如目录信息、日志信息、学习数据等，可能短时间内需要被多次读取，我们将这些读取次数大于预设值的数据称为热数据。由于现有闪存存储设备的容量都比较大，每一次热数据的读取，都需要花费不少寻址时间，从而大大降低了热数据的读取效率。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种闪存存储设备中数据管理的方法，以解决现有热数据读取效率较低的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种闪存存储设备中数据管理的方法，所述闪存存储设备包括读缓冲存储区域和普通存储区域，所述读缓冲存储区域的存储容量小于所述普通存储区域的存储容量，所述方法包括：

判断所述闪存存储设备中的数据是否为热数据；

若是，将所述数据存储至所述读缓冲存储区域，否则将所述数据存储至所述普通存储区域。

本发明实施例的另一目的在于提供一种闪存存储设备中数据管理的装置，所述闪存存储设备包括读缓冲存储区域和普通存储区域，所述读缓冲存储区域的存储容量小于所述普通存储区域的存储容量，所述装置包括：

第一判断单元，用于判断所述闪存存储设备中的数据是否为热数据；

存储单元，用于在所述判断单元判断结果为是时，将所述数据存储至所述读缓冲存储区域，在所述判断单元判断结果为否时将所述数据存储至所述普通存储区域。

本发明实施例的再一目的在于提供一种闪存存储设备，所述闪存存储设备包括所述闪存存储设备中数据管理的装置。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本发明实施例通过设置存储区域较小的读缓冲存储区域，将判定为热数据的数据存储至所述读缓冲存储区域中，使得在读取所述热数据时，直接从所述读缓冲存储区域中读取，从而能够大大减少热数据读取时的寻址时间，提高热数据的读取效率，具有较强的实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的闪存存储设备中数据管理方法的实现流程图；

图2是本发明实施例二提供的闪存存储设备中数据管理装置的组成结构图；

图3是本发明实施例三提供的闪存存储设备的组成结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一：

图1示出了本发明实施例一提供的闪存存储设备中数据管理方法的实现流程，该方法过程详述如下：

在步骤S101中，判断闪存存储设备中的数据是否为热数据，如果判断结果为“是”，则执行步骤S102，如果判断结果为“否”，则执行步骤S103。

在本实施例中，预先在闪存存储设备中划分一读缓冲存储区域和普通存储区域，所述读缓冲存储区域的存储容量小于所述普通存储区域的存储容量。其中，所述读缓冲存储区域和普通存储区域可以是同一存储器划分出的不同存储区域也可以是两个独立的存储器提供的不同存储区域，在此不用以限制本发明。

优选的是，所述读缓冲存储区域可以为闪存存储设备中多层单元闪存存储块的最低有效位页提供的存储区域和/或单层单元闪存存储块的闪存页提供的存储区域。

在本实施例中，由于闪存存储设备中多层单元闪存存储块的最低有效位页以及单层单元闪存存储块的闪存页的数据读取以及写入时间远小于非最低有效位页的数据读取以及写入时间，且最低有效位页以及单层单元闪存页为稳定可靠的闪存页，因此为了提高数据读写的效率，增强数据的稳定性，本实施例将闪存存储设备中多层单元闪存存储块的最低有效位页提供的存储区域和/或单层单元闪存存储块的闪存页提供的存储区域划分为读缓冲存储区域。

在步骤S102中，将所述数据存储至所述读缓冲存储区域。

需要说明的是，在所述数据为热数据且所述数据不在所述读缓冲存储区域时，则需要将所述数据从普通存储区域存储至所述读缓冲存储区域，如果所述数据已经存储在所述读缓冲存储区域，则不需要转移存储。

在步骤S103中，将所述数据存储至所述普通存储区域。

需要说明的是，在所述数据不是热数据且所述数据不在所述普通存储区域时，才将所述数据从读缓冲存储区域存储至所述普通存储区域，如果该数据已经存储在所述普通存储区域，则不需要转移存储。

进一步的，如果普通存储区域中某数据的读写次数大于预设值时，本实施例还包括：

获取所述读缓冲存储区域中空的存储块，将普通存储区域中读写次数大于预设值的数据转移存储至所述空的存储块。

更进一步的，如果所述读缓冲存储区域中不存在空的存储块，则判断普通存储区域中该数据的读写次数是否大于所述读缓冲存储区域中读写次数最小的数据，若是，则将所述读缓冲存储区域中读写次数最小的数据转移存储至普通存储区域，将普通存储区域中的该数据转移存储至所述读缓冲存储区域中所述读写次数最小的数据对应的存储块。

其中，所述空的存储块为未写入数据的存储块。

进一步的，在判断所述闪存存储设备中的数据是否为热数据之前，本实施例还包括：

创建地址段数据表和权重数据表，所述地址段数据表用于记录存放热数据的逻辑地址段，所述权重数据表用于记录每个所述逻辑地址段对应的权重值。

其中，所述逻辑地址段可以是逻辑扇区地址，也可以是逻辑页地址或逻辑块地址，在此不用以限制本发明。所述地址段数据表的大小为2nbyte（每个逻辑地址段可以用一个word记录，1word=2byte）；所述权重数据表的大小为nbyte（用一个byte记录逻辑地址段对应的权重值）。关于n的大小可以通过下述两个原则来确定：一是在实际应用中存储设备的冷热数据的区分不需要映射到整个逻辑地址段范围，只需要映射到***操作最频繁的一些逻辑地址段即可；二是存储设备控制器可以提供的内存空间的大小。通过该方式既可以保证适用于各个存储设备，又可以保证冷热数据区分管理的效果，达到实用的目的。所述权重值为每次读写逻辑地址段的次数，每次收到一个主机***的操作命令所述权重值加1。

另外，需要说明的是，所述地址段数据表和权重数据表每次在存储设备上电初始化后在内存中重新创建，断电后不保存。当然也可以创建后保存在存储设备中，在此不做限制。

进一步的，本实施例还包括：

接收主机***的读操作命令，所述读操作命令中携带有逻辑地址段信息；

判断读操作命令中携带的所述逻辑地址段是否已存在于所述地址段数据表中；

若存在，则确定该逻辑地址段对应的数据为热数据，从所述读缓冲存储区域中读取相应的数据，并在读取完后，将所述权重数据表中与该逻辑地址段对应的权重值加1；

若不存在，则确定该逻辑地址段对应的数据为冷数据，从所述普通存储区域中读取相应的数据，并在读取完后，判断所述地址段数据表和权重数据表是否已经存满数据，若否，则将读操作命令中携带的所述逻辑地址段更新到所述地址段数据表中，并在所述权重数据表中记录该逻辑地址段对应的权重值，同时将该逻辑地址段存储的数据存储至所述读缓冲存储区域；若所述地址段数据表和权重数据表已经存满数据，则查找所述权重数据表中最小的权重值，将查找到的所述最小的权重值对应的逻辑地址段更新为读操作命令中携带的所述逻辑地址段，并将所述最小权重值加1或者将所述最小权重值替换为所述权重数据表中所有权重值的平均值加1，同时将读操作命令中携带的所述逻辑地址段存储的数据存储至所述读缓冲存储区域，所述最小的权重值对应的逻辑地址段存储的数据存储至所述普通存储区域。

在本实施例中，所述主机******为可存储数据的任意***，例如电脑***、数码相机、摄影机、通信装置、音讯播放器、视讯播发器等***。

所述将所述最小权重值替换为所述权重数据表中所有权重值的平均值加1（即x₁...x_n为权重数据表中的权重值）的目的是新加入的热数据的权重值位于平均值以上，有一个较高的权重值，保证了冷热数据的实时更新。

当所述权重数据表中存在多个相同的最小权重值时，则更新其中任一个最小权重值对应的逻辑地址段。优选的是，更新最先查找到的最小权重值对应的逻辑地址段。

举例说明上述过程，为了便于说明本发明，以n=10，且已记录了9个逻辑地址段及其对应的权重值为例，如表1所示，

表1

第一次读出的地址为逻辑地址段12，查找后发现没有位于地址段数据表中，则判断为冷数据，按冷数据处理，从所述普通存储区域中读取相应的数据（逻辑地址段12存储的数据），并在读取完后，将逻辑地址段12更新到地址段数据表中（所述地址段数据表和权重数据表未存满数据），并在权重数据表中记录其对应的权重值，将逻辑地址段12上存储的数据存储到读缓冲存储器，由于逻辑地址段12为第一次读出，因此其权重值为1，更新后的地址段数据表和权重数据表如表2所示：

表2

第二次读出的地址为逻辑地址段5，查找后发现已经位于地址段数据表中，则判断为热数据，按热数据处理，从所述读缓冲存储区域中读取相应的数据，并在读取完后，更新逻辑地址段5的权重值，新权重值为原权重值加1，即为5，更新后的地址段数据表和权重数据表如表3所示：

表3

第3次读出的地址为逻辑地址段15，查找后发现没有位于地址段数据表中，则判断为冷数据，按冷数据处理，从所述普通存储区域中读取相应的数据，并在读取完后，认为逻辑地址段15为热数据逻辑地址段，但所述地址段数据表和权重数据表已经存满数据，此时需要替换权重值最低的逻辑地址段，查找后发现权重值最低的逻辑地址段分别为逻辑地址段2、逻辑地址段9、逻辑地址段80、逻辑地址段12，更新最先查找到逻辑地址段2，即将逻辑地址段15替换逻辑地址段2，并将逻辑地址段2对应的权重值加1，为2；更新地址段数据表后，还需将逻辑地址段15上的数据存储至读缓冲存储区域，逻辑地址段2上存储的数据存储至普通存储区域。更新后的地址段数据表和权重数据表如表4所示：

表4

以上举例只是为了便于说明本发明，并不是说n的实际取值为10，逻辑地址段以及其对应的权重值的记录方式也不是一定采用上述形式。

本发明实施例通过设置存储区域较小的读缓冲存储区域，将判定为热数据的数据存储至所述读缓冲存储区域中，使得在读取所述热数据时，直接从所述读缓冲存储区域中读取，从而能够大大减少热数据读取时的寻址时间，提高热数据的读取效率，具有较强的实用性。

实施例二：

图2示出了本发明实施例二提供的闪存存储设备中数据管理装置的组成结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

该闪存存储设备中数据管理装置可以应用于闪存存储设备中，可以是运行于闪存存储设备内的软件单元、硬件单元或者软硬件相结合的单元，也可以作为独立的挂件集成到闪存存储设备中或者运行于闪存存储设备的应用***中。

该闪存存储设备中数据管理装置包括第一判断单元21以及存储单元22，其中：

第一判断单元21，用于判断所述闪存存储设备中的数据是否为热数据；

存储单元22，用于在所述判断单元21判断结果为是时，将所述数据存储至所述读缓冲存储区域，在所述判断单元21判断结果为否时将所述数据存储至所述普通存储区域。

优选的是，所述读缓冲存储区域为闪存存储设备中多层单元闪存存储块的最低有效位页提供的存储区域和/或单层单元闪存存储块的闪存页提供的存储区域。

进一步的，所述装置还包括：

信息表创建单元23，用于创建地址段数据表和权重数据表，所述地址段数据表用于记录存放热数据的逻辑地址段，所述权重数据表用于记录每个所述逻辑地址段对应的权重值。

进一步的，所述装置还包括：

操作命令接收单元24，用于接收主机***的读操作命令，所述读操作命令中携带有逻辑地址段信息；

第二判断单元25，用于判断读操作命令中携带的所述逻辑地址段是否已存在于所述地址段数据表中；

第一处理单元26，用于在所述第二判断单元25判断结果为是时，从所述读缓冲存储区域中读取相应的数据，并在读取完后，将所述权重数据表中与该逻辑地址段对应的权重值加1；

第二处理单元27，用于在所述第二判断单元25判断结果为否时，从所述普通存储区域中读取相应的数据，并在读取完后，判断所述地址段数据表和权重数据表是否已经存满数据，若否，则将读操作命令中携带的所述逻辑地址段更新到所述地址段数据表中，并在所述权重数据表中记录该逻辑地址段对应的权重值，同时将该逻辑地址段存储的数据存储至所述读缓冲存储区域；若所述地址段数据表和权重数据表已经存满数据，则查找所述权重数据表中最小的权重值，将查找到的所述最小的权重值对应的逻辑地址段更新为读操作命令中携带的所述逻辑地址段，并将所述最小权重值加1或者将所述最小权重值替换为所述权重数据表中所有权重值的平均值加1，同时将读操作命令中携带的所述逻辑地址段存储的数据存储至所述读缓冲存储区域，所述最小的权重值对应的逻辑地址段存储的数据存储至所述普通存储区域。

进一步的，所述第二处理单元27还用于：

当所述权重数据表中存在多个相同的最小权重值时，则更新最先查找到的最小权重值对应的逻辑地址段。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元或模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述装置中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

实施例三：

图3示出了本发明实施例三提供的闪存存储设备的组成结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

如图3所示，该闪存存储设备3包含实施例二所述的闪存存储设备中数据管理装置31、至少一多层单元闪存32和/或单层单元闪存33。

在本实施例中，预先在闪存存储设备3中划分一读缓冲存储区域和普通存储区域，其中所述读缓冲存储区域为闪存存储设备中多层单元闪存32存储块的最低有效位页提供的存储区域和/或单层单元闪存33存储块的闪存页提供的存储区域。闪存存储设备中数据管理装置31将判定为热数据的数据存储至所述读缓冲存储区域，将判定为冷数据的数据存储至所述普通存储区域。

闪存存储设备中数据管理装置31的具体实施例过程如实施例二所述，在此不再赘述。

另外，需要说明的是，所属领域的技术人员应该可以清楚地了解到所述闪存存储设备3还可以包括印刷电路板（PCB板）、阻容电容等，所述闪存存储设备中数据管理装置31可以集成在所述PCB板上。

综上所述，本发明实施例通过设置存储区域较小的读缓冲存储区域，将判定为热数据的数据存储至所述读缓冲存储区域中，使得在读取所述热数据时，直接从所述读缓冲存储区域中读取，从而能够大大减少热数据读取时的寻址时间，提高热数据的读取效率，具有较强的实用性。

本领域普通技术人员还可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以在存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，包括ROM/RAM、磁盘、光盘等。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (6)

1.一种闪存存储设备中数据管理的方法，其特征在于，所述闪存存储设备包括读缓冲存储区域和普通存储区域，所述读缓冲存储区域的存储容量小于所述普通存储区域的存储容量，所述方法包括：

创建地址段数据表和权重数据表，所述地址段数据表用于记录存放热数据的逻辑地址段，所述权重数据表用于记录每个所述逻辑地址段对应的权重值；

判断所述闪存存储设备中的数据是否为热数据；

若是，将所述数据存储至所述读缓冲存储区域，否则将所述数据存储至所述普通存储区域；

所述方法还包括：

接收主机***的读操作命令，所述读操作命令中携带有逻辑地址段信息；

判断读操作命令中携带的所述逻辑地址段是否已存在于所述地址段数据表中；

若存在，从所述读缓冲存储区域中读取相应的数据，并在读取完后，将所述权重数据表中与该逻辑地址段对应的权重值加1；

若不存在，从所述普通存储区域中读取相应的数据，并在读取完后，判断所述地址段数据表和权重数据表是否已经存满数据，若否，则将读操作命令中携带的所述逻辑地址段更新到所述地址段数据表中，并在所述权重数据表中记录该逻辑地址段对应的权重值，同时将该逻辑地址段存储的数据存储至所述读缓冲存储区域；若所述地址段数据表和权重数据表已经存满数据，则查找所述权重数据表中最小的权重值，将查找到的所述最小的权重值对应的逻辑地址段更新为读操作命令中携带的所述逻辑地址段，并将所述最小权重值加1或者将所述最小权重值替换为所述权重数据表中所有权重值的平均值加1，同时将读操作命令中携带的所述逻辑地址段存储的数据存储至所述读缓冲存储区域，所述最小的权重值对应的逻辑地址段存储的数据存储至所述普通存储区域。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述读缓冲存储区域为闪存存储设备中多层单元闪存存储块的最低有效位页提供的存储区域和/或单层单元闪存存储块的闪存页提供的存储区域。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述权重数据表中存在多个相同的最小权重值时，则更新最先查找到的最小权重值对应的逻辑地址段。

4.一种闪存存储设备中数据管理的装置，其特征在于，所述闪存存储设备包括读缓冲存储区域和普通存储区域，所述读缓冲存储区域的存储容量小于所述普通存储区域的存储容量，所述装置包括：

信息表创建单元，用于创建地址段数据表和权重数据表，所述地址段数据表用于记录存放热数据的逻辑地址段，所述权重数据表用于记录每个所述逻辑地址段对应的权重值；

第一判断单元，用于判断所述闪存存储设备中的数据是否为热数据；

存储单元，用于在所述判断单元判断结果为是时，将所述数据存储至所述读缓冲存储区域，在所述判断单元判断结果为否时将所述数据存储至所述普通存储区域；

所述装置还包括：

操作命令接收单元，用于接收主机***的读操作命令，所述读操作命令中携带有逻辑地址段信息；

第二判断单元，用于判断读操作命令中携带的所述逻辑地址段是否已存在于所述地址段数据表中；

第一处理单元，用于在所述第二判断单元判断结果为是时，从所述读缓冲存储区域中读取相应的数据，并在读取完后，将所述权重数据表中与该逻辑地址段对应的权重值加1；

第二处理单元，用于在所述第二判断单元判断结果为否时，从所述普通存储区域中读取相应的数据，并在读取完后，判断所述地址段数据表和权重数据表是否已经存满数据，若否，则将读操作命令中携带的所述逻辑地址段更新到所述地址段数据表中，并在所述权重数据表中记录该逻辑地址段对应的权重值，同时将该逻辑地址段存储的数据存储至所述读缓冲存储区域；若所述地址段数据表和权重数据表已经存满数据，则查找所述权重数据表中最小的权重值，将查找到的所述最小的权重值对应的逻辑地址段更新为读操作命令中携带的所述逻辑地址段，并将所述最小权重值加1或者将所述最小权重值替换为所述权重数据表中所有权重值的平均值加1，同时将读操作命令中携带的所述逻辑地址段存储的数据存储至所述读缓冲存储区域，所述最小的权重值对应的逻辑地址段存储的数据存储至所述普通存储区域。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第二处理单元还用于：

当所述权重数据表中存在多个相同的最小权重值时，则更新最先查找到的最小权重值对应的逻辑地址段。

6.一种闪存存储设备，其特征在于，所述闪存存储设备包括权利要求4或5所述的闪存存储设备中数据管理的装置。