CN110704332A - 一种闪存介质优化方法及非易失性存储设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数据存储领域，公开了一种闪存介质优化方法及非易失性存储设备。其中，闪存介质包括若干物理块，所述闪存介质优化方法包括：从所述若干物理块中选取第一比例的物理块作为参考物理块；对所述参考物理块执行预设次数的擦/写操作；获取执行预设次数的擦/写操作后的参考物理块的参考性能参数；根据所述参考性能参数，调整剩余物理块的性能参数。本发明实施例能够优化剩余物理块的性能，提升剩余物理块的数据读写的正确率。

Description

一种闪存介质优化方法及非易失性存储设备

技术领域

本发明涉及数据存储领域，特别是涉及一种闪存介质优化方法及非易失性存储设备。

背景技术

随着互联网、云计算、物联网等技术的发展及广泛应用，在人类活动中，不可避免产生海量数据需要处理和存储，从而对存储***提出了更高的要求，闪存介质作为存储数据的载体，其性能影响存储设备或存储***的使用。

目前，对于处于任意使用阶段的闪存介质，其在执行读写操作时，根据操作指令和物理块的基础性能参数，直接对目标区域的物理块进行读写，但由于长期的读写或不使用某一块区域，该块区域的比特位翻转，或者，随着擦/写操作次数的增加，闪存介质的介质特性发生改变，均可能导致闪存介质中物理块的性能下降，使得数据丢失或读取错误。

发明内容

本发明实施例旨在提供一种闪存介质优化方法及非易失性存储设备，其能够优化剩余物理块的性能。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种闪存介质优化方法，所述闪存介质包括若干物理块，所述方法包括：

从所述若干物理块中选取第一比例的物理块作为参考物理块；

对所述参考物理块执行预设次数的擦/写操作；

获取执行预设次数的擦/写操作后的参考物理块的参考性能参数；

根据所述参考性能参数，调整剩余物理块的性能参数。

在一些实施例中，在从所述若干物理块中选取第一比例的物理块作为参考物理块之后，所述方法还包括：

获取所述若干物理块的基础性能参数；

根据所述基础性能参数，将所述若干物理块分成至少两个参考等级；

则，所述根据所述参考性能参数，调整所述剩余物理块的性能参数，包括：

识别所述参考物理块的参考等级；

根据所述参考等级和所述参考性能参数，调整相同等级的所述剩余物理块的性能参数。

在一些实施例中，所述基础性能参数包括原始比特误码率、参考电压分布和延时参数。

在一些实施例中，每一所述物理块具有编号；

所述从所述若干物理块中选取第一比例的物理块作为参考物理块，包括：

根据所述物理块的编号，将所述物理块划分为若干编号段；

从每一所述编号段中分别选取第一预设比例的物理块，以获得所述第一比例的物理块。

在一些实施例中，所述从所述若干物理块中选取第一比例的物理块作为参考物理块，包括：

获取每一所述物理块的所述原始比特误码率；

根据所述原始比特误码率，将所述若干物理块划分为若干阈值段的物理块；

从每一所述阈值段中分别选取第二预设比例的物理块，以获得所述第一比例的物理块。

在一些实施例中，所述参考性能参数包括比特误码率、偏移电压分布和延时参数的至少一种，其中，所述延时参数包括读延时参数、写延时参数和擦除延时参数。

在一些实施例中，所述比特误码率的计算公式为：RBER＝D/(D+P)，其中，RBER为所述比特误码率，D为用户数据，P为校验位；

当所述参考性能参数包括所述比特误码率时，所述根据所述参考性能参数，调整剩余物理块的性能参数，包括：

判断所述比特误码率是否大于预设阈值；

若是，增大所述校验位的数值；

调整所述剩余物理块的比特误码率为校验后的比特误码率。

在一些实施例中，当所述参考性能参数包括所述偏移电压分布时；

所述根据所述参考性能参数，调整所述剩余物理块的性能参数，包括：

根据所述偏移电压分布，调整所述剩余物理块的读参考电压。

在一些实施例中，当所述延时参数包括写延时参数时，所述根据所述参考性能参数，调整剩余物理块的性能参数，包括：

检测所述参考物理块是否完成写操作；

若是，将所述参考物理块的I/O分配给与所述参考物理块具有相同写延时参数的所述剩余物理块。

第二方面，本发明实施例提供一种闪存介质优化装置，所述闪存介质包括若干物理块，所述装置包括：

选取模块，用于从所述若干物理块中选取第一比例的物理块作为参考物理块；

擦/写模块，用于对所述参考物理块执行预设次数的擦/写操作；

第一获取模块，用于获取执行预设次数的擦/写操作后的参考物理块的参考性能参数；

参数调整模块，用于根据所述参考性能参数，调整剩余物理块的性能参数。

在一些实施例中，所述装置还包括：

第二获取模块，用于获取所述若干物理块的基础性能参数；

等级划分模块，用于根据所述基础性能参数，将所述若干物理块分成至少两个参考等级；

则，所述根据所述参考性能参数，调整所述剩余物理块的性能参数，包括：

识别所述参考物理块的参考等级；根据所述参考等级和所述参考性能参数，调整相同等级的所述剩余物理块的性能参数。

在一些实施例中，所述参考性能参数包括比特误码率、偏移电压分布和延时参数的至少一种，其中，所述延时参数包括读延时参数、写延时参数和擦除延时参数。

在一些实施例中，所述比特误码率的计算公式为：RBER＝D/(D+P)，其中，RBER为所述比特误码率，D为用户数据，P为校验位；

当所述参考性能参数包括所述比特误码率时，所述参数调整模块包括：

判断单元，用于判断所述比特误码率是否大于预设阈值；

校验单元，用于当所述比特误码率大于所述预设阈值时，增大所述校验位的数值；

误码率调整单元，用于调整所述剩余物理块的比特误码率为校验后的比特误码率。

在一些实施例中，当所述参考性能参数包括所述偏移电压分布时，所述参数调整模块还包括：

电压调整单元，用于根据所述偏移电压分布，调整所述剩余物理块的读参考电压。

在一些实施例中，当所述延时参数包括写延时参数时，所述参数调整模块还包括：

检测单元，用于检测所述参考物理块是否完成写操作；

分配单元，用于当所述参考物理块完成所述写操作时，将所述参考物理块的I/O分配给与所述参考物理块具有相同写延时参数的所述剩余物理块。

第三方面，本发明实施例提供一种非易失性存储设备，包括：

闪存介质；以及，

主控制器，与所述闪存介质连接；

其中，所述主控制器包括：

至少一个处理器；以及

缓存器，与所述至少一个处理器连接；其中，

所述缓存器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如上任一项所述的闪存介质优化方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种非易失性计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，当所述计算机可执行指令被非易失性存储设备执行时，使所述非易失性存储设备执行如上任一项所述的闪存介质优化方法。

本发明实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况下，本发明实施例提供的一种闪存介质优化方法及非易失性存储设备。通过从闪存介质的若干物理块中选取第一比例的物理块作为参考物理块，对参考物理块执行预设次数的擦/写操作，获取执行预设次数的擦/写操作后的参考物理块的参考性能参数，根据参考性能参数，调整剩余物理块的性能参数，因此，本发明实施例通过从闪存介质中选取少部分的参考物理块进行提前擦写，并将少部分的参考物理块进行提前擦写后的性能参数提供给剩余物理块，用以优化剩余物理块的性能，进而提升剩余物理块的数据读写的正确率。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本发明实施例提供的一种非易失性存储设备的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种闪存介质的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种物理块的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种闪存介质优化方法的方法流程图；

图5是本发明实施例提供的图4中步骤S11的一种方法流程图；

图6是本发明实施例提供的图4中步骤S11的另一种方法流程图；

图7是本发明实施例提供的图4中步骤S14的一种方法流程图；

图8是本发明实施例提供的图4中步骤S14的另一种方法流程图；

图9是本发明实施例提供的图4中步骤S14的又一种方法流程图；

图10是本发明另一实施例提供的一种闪存介质优化方法的方法流程图；

图11是本发明实施例提供的一种闪存介质优化装置的结构示意图；

图12是本发明另一实施例提供的一种闪存介质优化装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

请参阅图1至图3，非易失性存储设备100包括闪存介质10和与所述闪存介质10连接的主控制器20。

非易失性存储设备100通过有线或无线的方式与主机200连接，实现数据交互。计算机的存储设备根据数据存储时间长短分为易失性存储设备和非易失性存储设备，常见的非易失性存储设备100包括SSD、NVDIMM、3DXPiont以及固态硬盘等。

闪存介质10也称作Flash存储介质、Flash存储器、Flash颗粒或Flash，属于存储器件的一种，是一种非易失性存储器，在断电的情况下，其存储的数据不会丢失。如图1所示，Flash10的存储单元为浮动栅晶体管，使用浮动栅晶体管以电荷的形式存储数据，存储电荷的多少与浮动栅晶体管所被施加的电压的大小有关，具体的，存储单元中是否存储有数据取决于其所存储的电荷的电压是否大于预设电压阈值Vth。

Flash10按照存储单元的电压的不同层次，可分为SLC、MLC和TLC。当Flash10的存储单元为SLC类型时，单个存储单元只存储一位数据1或0，当单个存储单元所存储的电荷的电压大于预设电压阈值Vth时，表示存储单元的数据为1；当单个存储单元所存储的电荷的电压小于预设电压阈值Vth时，表示存储单元的数据为0。由于存储单元的默认数据为1，存储单元的数据为0表示将单个存储单元所存储的电荷进行释放，当电荷释放到一定程度使得浮动栅晶体管的电压小于预设电压阈值Vth时，完成写入数据0的操作。当Flash10的存储单元为MLC类型或TLC类型时，单个存储单元可以存储多位数据，以2位数据为例，通过控制存储单元内部电荷的多少，分成多个预设电压阈值Vth，对于写入数据，通过充电过程，控制存储单元内部的电荷的多少，使其落入不同的相邻两个预设电压阈值Vth的区间，对应表示不同的数据00，01，10，11；对于读取数据，则通过获取对应的存储单元内部的电流，然后通过一系列解码电路完成读取，解析出该存储单元所存储的数据00，01，10，11。

如图2所示，Flash10包括Flash芯片Chip0和Flash芯片Chip1，以Flash芯片Chip1为例，Flash芯片Chip1包括N个片区Plane，N为大于或等于2的正整数。每一片区Plane包括多个物理块Block，每一物理块Block包括多个页Page。常见的Flash10包括1个Flash芯片，1个Flash芯片包括1个片区Plane，当然，在容量较大的Flash存储器10中，其可以包括多个Flash芯片，1个Flash芯片可以包括多个片区Plane。

综上，一个Flash芯片由很多物理块Block组成，物理块Block的容量一般为128Kb、256Kb或512Kb，物理块Block是Flash执行擦除操作的最小单位。每一物理块Block包含了很多页Page，页Page作为读写操作的最小单位，其容量一般为2Kb、4Kb或8Kb，可用于根据预设周期发送对应读写命令的地址。

如图3所示，物理块Block0包括数据位P0-0、数据位P1-0、数据位P2-0……数据位PN-0，物理块Block1包括数据位P0-1、数据位P1-1、数据位P2-1……数据位PN-1，依次类推。其中，若干个物理块Block对应相同页Page形成一页条带，每一页条带设置有校验位，如图所示的校验位P0-X、校验位P1-X、校验位P2-X……校验位PN-X。例如，物理块Block0、物理块Block1……物理块BlockN的相同物理页形成页条带1，页条带1包括物理块Block0对应该物理页的数据位P1-0、物理块Block1对应该物理页的数据位P1-1……物理块BlockN对应该物理页的校验位P1-X。

可以理解，数据按页条带的顺序并行写入各物理块Block中，校验位P0-X、校验位P1-X、校验位P2-X……校验位PN-X分别用于当相应的页条带的数据发生错误时，采用冗余算法进行纠错。

在本实施例中，主控制器20包括Flash控制器201、处理器202、缓存器203以及接口204。其中，本实施例以一个处理器202为例。

Flash控制器201与Flash10连接，Flash控制器201用于访问后端的Flash10，管理Flash10的各种参数和数据I/O；或者，用于提供访问的接口和协议，实现对应的SAS/SATAtarget协议端或者NVMe协议端，获取Host发出的I/O指令并解码和生成内部私有数据结果等待执行；或者，用于负责FTL(Flash translation layer，闪存转换层)的核心处理。

处理器202与Flash控制器201、缓存器203以及接口204连接，其中，处理器202与缓存器203可以通过总线或者其他方式连接。缓存器203还与Flash控制器201和接口204连接。在本实施例中，缓存器203主要用于缓存主机200发送的读/写指令以及根据主机200发送的读/写指令从Flash10获取的读数据或者写数据。接口204还与主机200连接，常见的接口204包括USB接口、SATA硬盘接口、ATA/133接口等。

缓存器203作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的闪存介质优化方法对应的程序指令/模块(例如，附图11所示的各个模块)。处理器202通过运行存储在缓存器203中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而实现本发明实施例中的闪存介质优化方法。

缓存器203可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作***、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据闪存介质优化装置的使用所创建的数据等。此外，缓存器203可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，缓存器203可选包括相对于处理器202远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至闪存介质优化装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

一个或者多个模块存储在所述缓存器203中，当被所述一个或者多个处理器202执行时，执行本发明任意方法实施例中的闪存介质优化方法，例如，执行图4至图10的方法步骤，实现图11中的各模块和各单元的功能。

综上，非易失性存储设备100读写数据的大致过程如下：

主机200通过接口204将读/写指令发送给处理器202；处理器202通过内部总线将读/写指令分发至Flash控制器201和缓存器203；Flash控制器201通过内部总线将接收到的读/写指令发送给Flash10；Flash10根据该读/写指令，执行读/写操作，以获得对应的读数据或写数据；再通过内部总线将读数据或写数据传输至缓存器203中进行缓存；然后通过接口204将缓存器203缓存的读数据或写数据传输至主机200，或者，通过处理器202将缓存器203缓存的读数据或写数据依次传输至接口204和主机200。

在一些实施例中，非易失性存储设备100读写数据时的数据流向为：Flash10←→主控制器20中的FIFO(First Input First Output，先进先出)缓存器203←→Flash芯片Chip的页缓存区←→Flash芯片Chip的实际物理存储单元。

上述产品可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的方法。

请参阅图4，为本发明实施例提供的一种闪存介质优化方法的方法流程图。如图4所示，闪存介质包括若干物理块，所述闪存介质优化方法包括：

S11：从所述若干物理块中选取第一比例的物理块作为参考物理块。

如图5所示，所述从所述若干物理块中选取第一比例的物理块作为参考物理块，包括：

S111：根据所述物理块的编号，将所述物理块划分为若干编号段。

在本实施例中，每一所述物理块具有编号。如上所述，单个物理块的容量一般为128Kb、256Kb或512Kb，根据闪存介质的容量和单个物理块的容量，可得闪存介质中物理块的数量N，则为每一物理块顺序编号为0、1、2、3……N-1，物理块的编号在一定程度上表示闪存介质的物理结构，一般而言，编号靠前的物理块质量较好，编号靠后的物理块质量较差。

按照预设划分规则，将所述物理块划分为若干编号段，例如，按照等差划分规则，将编号为0、1、2、3……N-1的物理块划分为编号段为0～500、501～1000、1001～2000……的物理块。在一些实施例中，若干编号段中的物理块的数量可以不等，由于编号靠前的物理块质量较好，编号靠后的物理块质量较差，为提升物理块的优化效率，可以将编号为0、1、2、3……N-1的物理块划分为编号段为0～499、500～1499、1500～2999……的物理块。即编号越靠后的编号段的物理块的数量越多，若每一编号段对应的第一预设比例的取值相等，从中选取出的参考物理块的数量相较于从编号靠前的编号段选取出的参考物理块的数量较多，对其进行提前反复擦写后的参考性能参数越准确。

S112：从每一所述编号段中分别选取第一预设比例的物理块，以获得所述第一比例的物理块。

需要说明的是，第一比例的取值较小，用以从闪存介质的若干物理块中获取少量的物理块作为参考物理块，可优化其他大部分物理块(即剩余物理块)的性能，可以理解，剩余物理块的数量越大，闪存介质的性能越好。优选地，所述第一比例的取值为0.1％-1％。

在本实施例中，每一编号段对应的第一预设比例的取值相等。若每一编号段对应的第一预设比例的取值均为0.2％，则从每一所述编号段0～500、501～1000、1001～2000……的物理块中分别随机选取或根据物理块的使用参数选取1个物理块，该每一所述编号段0～500、501～1000、1001～2000……的物理块被选取出的1个物理块为对应编号段的参考物理块。例如，编号段0～500中编号52的物理块被选取出，则编号52的物理块为编号段0～500的物理块中的参考物理块，其优先用于优化编号段0～500的剩余物理块的性能。其中，物理块的使用参数可以是物理块的使用频率、剩余使用寿命、最近一次的使用时间等。

可以理解，为满足从每一所述编号段中选取物理块，以获得所述第一比例的物理块，不限于每一编号段对应的第一预设比例的取值相等的方式，每一编号段对应的第一预设比例的取值可以不等。例如，对于编号段0～500、501～1000、1001～2000……的物理块或者编号段为0～499、500～1499、1500～2999……的物理块，可分别选取不同比例(例如，编号段0～500对应的第一预设比例的取值为0.1％，编号段501～1000对应的第一预设比例的取值为0.21％，编号段1001～2000对应的第一预设比例的取值为0.17％等)的物理块作为对应编号段的参考物理块，从而，每一编号段的物理块被选取出的参考物理块的数量可以不等。

在其它实施例中，针对等差划分规则将所述物理块划分为若干编号段，例如，将编号为0、1、2、3……N-1的物理块划分为编号段为0～500、501～1000、1001～2000……的物理块,随着物理块编号段越靠后，逐步提高每一编号段对应的第一预设比例的取值。由于越靠后的编号段的物理块质量越来越差，可通过提高越靠后的编号段的第一预设比例的取值，以提高从越靠后的编号段选取的参考物理块的数量，从而可以通过对该数量更多的参考物理块进行提前反复擦写来提高该编号段的参考性能参数准确性。

在本实施例的一些可选地实现方式中，如图6所示，所述从所述若干物理块中选取第一比例的物理块作为参考物理块，包括：

S113：获取每一所述物理块的所述原始比特误码率。

原始比特误码率是指在使用ECC之前的比特误码比率，其反映了Nand Flash最原始的可靠性状态，原始比特误码率越高，反映出Nand Flash可靠性越差。例如，顺序写入数据01、10、11、01，读取时，得到的数据是：00、10、10、01，则共计传输8bit数据，2bit出现翻转，导致数据传输错误，则原始比特误码率等于(2bit/8bit)*100％等于25％。

S114：根据所述原始比特误码率，将所述若干物理块划分为若干阈值段的物理块。

闪存介质在出厂前具有原始比特误码率指标，即每一物理块具有对应的原始比特误码率。在本实施例中，所述根据所述原始比特误码率，将所述若干物理块划分为若干阈值段的物理块，包括：将所述原始比特误码率按照从大到小排序；根据至少一个误码率阈值，将从大到小排序的所述原始比特误码率划分为若干阈值段。

以10个物理块为例，其对应的原始比特误码率从大到小排序为：0.85、0.71、0.69、0.36、0.26、0.25、0.18、0.15、0.11、0.08，设置误码率阈值分别为：0.1、0.3和0.8，则原始比特误码率0.08小于误码率阈值0.1，其对应的物理块被划入原始比特误码率小于0.1的阈值段，原始比特误码率0.11、0.15、0.18、0.25、0.26大于误码率阈值0.1小于误码率阈值0.3，其对应的物理块被划入原始比特误码率大于0.1小于0.3的阈值段，原始比特误码率0.71、0.69、0.36大于误码率阈值0.3小于误码率阈值0.8，其对应的物理块被划入原始比特误码率大于0.3小于0.8的阈值段，原始比特误码率0.85大于误码率阈值0.8，其对应的物理块被划入原始比特误码率大于0.8的阈值段。

可以理解，在闪存介质未使用或者使用时间较短时，其内部的各个阈值段对应的原始比特误码率差异不大。

S115：从每一所述阈值段中分别选取第二预设比例的物理块，以获得所述第一比例的物理块。

一般情况下，每一所述阈值段所包含的物理块的数量是不等的，为从若干物理块中获得第一比例的物理块，可以从每一所述阈值段中分别选取相同比例的物理块，也可以从每一所述阈值段中分别选取各自比例的物理块，例如，从第一阈值段中选取0.1％的物理块，从第二阈值段中选取0.15％的物理块，从第二阈值段中选取0.3％的物理块等，即第二预设比例的取值相对于每一阈值段来说不是唯一确定的。

优选的，原始比特误码率越高的阈值段的物理块的数量可以分配越多，若每一阈值段对应的第二预设比例的取值相等，从中选取出的参考物理块的数量相较于从编号靠前的阈值段选取出的参考物理块的数量较多，对其进行提前反复擦写后的参考性能参数越准确。

在其它实施例中，针对等差划分规则将所述物理块划分为若干阈值段，即各阈值段的物理块数量相等，随着物理块阈值段的原始比特误码率越来越高，逐步提高每一阈值段对应的第二预设比例的取值。由于原始比特误码率越高的阈值段的物理块质量越来越差，可通过提高原始比特误码率越高的阈值段的第二预设比例的取值，以提高从原始比特误码率越高的阈值段选取的参考物理块的数量，从而可以通过对该数量更多的参考物理块进行提前反复擦写来提高该阈值段的参考性能参数准确性。

S12：对所述参考物理块执行预设次数的擦/写操作。

在本实施例中，由FTL通过FTL算法分配对所述参考物理块执行预设次数的擦/写操作。

如前所述，闪存介质的读写单位为页Page，页Page的大小一般为4KB或8KB，但操作***读写数据是按硬盘驱动器的扇区尺寸进行的，为512Byte字节，且闪存介质擦除以物理块为单位，未擦除则无法写入，这导致操作***现在使用的文件***根本无法管理非易失性存储设备，需要更换更先进、更复杂的文件去解决这个问题，导致加重操作***的负担。为了不加重操作***的负担，非易失性存储设备采用软件的方式把闪存介质的操作虚拟成磁盘的独立扇区操作，该方式称之为FTL，FTL存在于文件***和闪存介质之间。

FTL算法是一种LBA(Logical Block Address，逻辑区块地址)到PBA(physicalblock address，物理块区地址)的映射。当文件***发送指令要写入或者更新一个特定的逻辑页时，FTL实际上是把数据写入到一个不同的空闲物理页并更新映射表(LBA和PBA的关联数据)，并把这个页上包含的"旧数据"标记为"无效"(更新后的数据已经写入新的PBA，旧地址的数据自然就失效了)。因此，FTL转换的性能也就直接影响非易失性存储设备的性能表现，而且FTL算法也是影响非易失性存储设备寿命及稳定性的决定因素之一。优选地，所述对所述参考物理块执行预设次数的擦/写操作，包括：根据所述参考物理块的累计擦/写操作的次数，减小所述预设次数。

随着擦/写操作的次数的增加，比特误码率增大，闪存介质的寿命减小，因此，在闪存介质不同的使用阶段，对所述参考物理块执行不同的预设次数的擦/写操作。例如，在初始使用阶段，闪存介质未经历反复擦写，性能较好，对被选取出的参考物理块执行预设次数为500次擦/写操作；在使用T1时间后，参考物理块的累计擦/写操作的次数增加，根据累计擦/写操作的次数，减小所述预设次数，对被选取出的参考物理块执行预设次数为300次擦/写操作；在使用T2时间后，参考物理块的累计擦/写操作的次数继续增加，根据累计擦/写操作的次数，减小所述预设次数，对被选取出的参考物理块执行预设次数为100次擦/写操作。

在一些实施例中，所述对所述参考物理块执行预设次数的擦/写操作，包括：分配参考物理块和剩余物理块执行对应次数的擦/写操作，其中，对参考物理块的擦/写操作先于对剩余物理块的擦/写操作；调整参考物理块和剩余物理块执行擦/写操作的次数；判断参考物理块和剩余物理块执行擦/写操作的次数的差值是否小于预设次数阈值；若是，则进入步骤S13；若否，继续分配参考物理块和剩余物理块执行对应次数的擦/写操作。

例如，在初始使用阶段，闪存介质未经历反复擦写，性能较好，分配被选取出的参考物理块执行500次擦/写操作，剩余物理块执行200次擦/写操作，参考物理块和剩余物理块执行擦/写操作的次数的差值为300次；在使用T1时间后，分配被选取出的参考物理块执行400次擦/写操作，剩余物理块执行200次擦/写操作，参考物理块和剩余物理块执行擦/写操作的次数的差值为200次；在使用T2时间后，分配被选取出的参考物理块执行110次擦/写操作，剩余物理块执行100次擦/写操作，参考物理块和剩余物理块执行擦/写操作的次数的差值为10次；若预设次数阈值为20次，参考物理块和剩余物理块执行擦/写操作的次数的差值小于预设次数阈值，进入步骤S13。

需要说明的是，相较于对剩余物理块执行擦/写操作前，对所述参考物理块执行预设次数的擦/写操作，即对所述参考物理块进行了提前反复的擦写，才对剩余物理块执行擦/写操作。

S13：获取执行预设次数的擦/写操作后的参考物理块的参考性能参数。

在本实施例中，所述参考性能参数包括比特误码率、偏移电压分布和延时参数的至少一种，其中，所述延时参数包括读延时参数、写延时参数和擦除延时参数。

当所述参考性能参数包括比特误码率时，根据参考物理块的累计擦/写操作的次数以及比特误码率与参考物理块的累计擦/写操作的次数的关系曲线图，获取执行预设次数的擦/写操作后的参考物理块的比特误码率。当所述参考性能参数包括偏移电压分布时，计算执行预设次数的擦/写操作后的每一参考物理块对应的存储单元的当前电荷量与每一参考物理块对应的存储单元的参考电荷量的差值；根据每一参考物理块对应的存储单元的参考电荷量、参考电压分布以及所述差值，获取执行预设次数的擦/写操作后的参考物理块的偏移电压分布。当所述参考性能参数包括延时参数时，根据时间节点触发器，记录执行预设次数的擦/写操作后的参考物理块接收读操作指令、写操作指令或擦除操作指令的时间，以及参考物理块开始执行读操作、写操作或擦除操作的时间，计算执行预设次数的擦/写操作后的参考物理块的读延时、写延时和擦除延时。

可以理解，本实施例提供的具体实施方式仅用于解释说明本发明，不用于限制执行预设次数的擦/写操作后的参考物理块的参考性能参数的获取方式。

S14：根据所述参考性能参数，调整剩余物理块的性能参数。

如图7所示，所述比特误码率的计算公式为：RBER＝D/(D+P)，其中，RBER为所述比特误码率，D为用户数据，P为校验位；当所述参考性能参数包括所述比特误码率时，所述根据所述参考性能参数，调整剩余物理块的性能参数，包括：

S141：判断所述比特误码率是否大于预设阈值。

S142：若是，增大所述校验位的数值。

S143：调整所述剩余物理块的比特误码率为校验后的比特误码率。

若获取到的执行预设次数的擦/写操作后的参考物理块的比特误码率高，则表示闪存介质的质量较低，在传输过程中，较容易发生比特翻转的现象，从而，降低了数据传输的可靠性和正确性。由于比特误码率随着擦/写操作次数的增加而增加，若剩余物理块以其原始比特误码率进行纠错，则不能可靠还原传输数据。将执行预设次数的擦/写操作后的参考物理块的参考性能参数提供给剩余物理块，作为剩余物理块的比特误码率参数，提升了剩余物理块的性能，避免了剩余物理块一直使用原始比特误码率进行纠错导致的闪存介质质量较差的问题。

进一步的，根据比特误码率的其中一种计算方式RBER＝D/(D+P)，其中，RBER为所述比特误码率，D为用户数据，P为校验位，增大所述校验位P的数值，可减小执行预设次数的擦/写操作后的参考物理块的比特误码率RBER，并将减小后的比特误码率RBER提供给剩余物理块，使得剩余物理块根据该比特误码率RBER，对传输数据进行可靠的纠错，提升闪存介质读写数据的正确性。

如图8所示，当所述参考性能参数包括所述偏移电压分布时，所述根据所述参考性能参数，调整所述剩余物理块的性能参数，包括：

S144：根据所述偏移电压分布，调整所述剩余物理块的读参考电压。

例如，某个存储单元对应参考电压1、参考电压2和参考电压3，其写入的数据为01，电压值介于[参考电压2，参考电压3]之间，之后若非易失性存储设备偶尔上电，且上电期间没有读写该存储单元，那么，该存储单元上的电子会渐渐泄漏，电压渐渐减小，当这种变化持续的足够久，该存储单元的电压肯定会小于参考电压2，则读数据时，由于该存储单元该电压值介于[参考电压1，参考电压2]之间，判断存储单元存储的数据为10，从而发生了数据错误。

偏移电压分布是执行预设次数的擦/写操作后的参考物理块的多个参考电压，具体为：参考电压1a、参考电压2a和参考电压3a，虽然，之后若非易失性存储设备偶尔上电，且上电期间没有读写该存储单元，但是，由于对参考物理块进行提前反复擦写，以获得偏移电压分布，并提供给剩余物理块作为其读参考电压，使得在读数据时，该存储单元该电压值仍然介于[参考电压2a，参考电压3a]之间，判断存储单元存储的数据为01，数据读取正确，从而，提升了剩余物理块读数据的准确性，优化了剩余物理块的性能。

如图9所示，当所述延时参数包括写延时参数时，所述根据所述参考性能参数，调整剩余物理块的性能参数，包括：

S145：检测所述参考物理块是否完成写操作。

S146：若是，将所述参考物理块的I/O分配给与所述参考物理块具有相同写延时参数的所述剩余物理块。

在获取所述若干物理块的基础性能参数，根据所述基础性能参数，将所述若干物理块分成至少两个参考等级的基础上(请参阅下述方法实施例)，获取执行预设次数的擦/写操作后的参考物理块的写延时参数，将其提供给相同等级的剩余物理块。终端设备的CPU通过该写延时参数，对参考物理块进行写I/O调度，当该I/O端口的参考物理块完成写操作时，将该I/O端口分配给具有相同写延时参数的剩余物理块，避免了物理块提前完成任务空闲下来或未完成任务又分配新任务，可提升***的服务质量。

本发明实施例提供的一种闪存介质优化方法，通过从闪存介质的若干物理块中选取第一比例的物理块作为参考物理块，对参考物理块执行预设次数的擦/写操作，获取执行预设次数的擦/写操作后的参考物理块的参考性能参数，根据参考性能参数，调整剩余物理块的性能参数，因此，本发明实施例通过从闪存介质中选取少部分的参考物理块进行提前擦写，并将少部分的参考物理块进行提前擦写后的性能参数提供给剩余物理块，用以优化剩余物理块的性能，进而提升剩余物理块的数据读写的正确率。

请参阅图10，为本发明另一实施例提供的一种闪存介质优化方法的方法流程图。与上述方法实施例相同之处请参阅上述各个实施例，在此不一一赘述，如图10所示，与上述方法实施例的区别在于，在从所述若干物理块中选取第一比例的物理块作为参考物理块之后，所述闪存介质优化方法还包括：

S21：获取所述若干物理块的基础性能参数。

在本实施例中，所述基础性能参数包括原始比特误码率、参考电压分布和延时参数。

S22：根据所述基础性能参数，将所述若干物理块分成至少两个参考等级。

例如，获取参考物理块的基础性能参数，根据参考物理块的原始比特误码率、参考电压分布和延时参数，对参考物理块进行分级。具体的，将原始比特误码率低、参考电压分布在标准范围内、延时参数低的参考物理块设为最高级别，并标识为strong物理块；将原始比特误码率较高、参考电压分布偏移标准范围较远、延时参数较高的参考物理块设为中等级别，并标识为mid物理块；将原始比特误码率高、参考电压分布偏移标准范围远、延时参数高的参考物理块设为最低级别，并标识为weak物理块。同理，按照上述分类方法，将剩余物理块设为不同等级，并标识为strong物理块、mid物理块和weak物理块。

在本实施例中，所述根据所述参考性能参数，调整所述剩余物理块的性能参数，包括：

S147：识别所述参考物理块的参考等级。

S148：根据所述参考等级和所述参考性能参数，调整相同等级的所述剩余物理块的性能参数。

具体的，对所述参考物理块执行预设次数的擦/写操作后，将标识为strong物理块的参考物理块的参考性能参数提供给同样标识为strong物理块的剩余物理块；将标识为mid物理块的参考物理块的参考性能参数提供给同样标识为mid物理块的剩余物理块；将标识为weak物理块的参考物理块的参考性能参数提供给同样标识为weak物理块的剩余物理块。

本发明实施例提供了一种闪存介质优化方法，通过从闪存介质的若干物理块中选取第一比例的物理块作为参考物理块，对参考物理块执行预设次数的擦/写操作，获取执行预设次数的擦/写操作后的参考物理块的参考性能参数，根据参考性能参数，调整剩余物理块的性能参数，因此，本发明实施例通过从闪存介质中选取少部分的参考物理块进行提前擦写，并将少部分的参考物理块进行提前擦写后的性能参数提供给剩余物理块，用以优化剩余物理块的性能，进而提升剩余物理块的数据读写的正确率。

请参阅图11，为本发明实施例提供的一种闪存介质优化装置的结构示意图。所述闪存介质优化装置300包括选取模块301、擦/写模块302、第一获取模块303以及参数调整模块304。

所述选取模块301用于从所述若干物理块中选取第一比例的物理块作为参考物理块。所述擦/写模块302用于对所述参考物理块执行预设次数的擦/写操作。所述第一获取模块303用于获取执行预设次数的擦/写操作后的参考物理块的参考性能参数。所述参数调整模块304用于根据所述参考性能参数，调整剩余物理块的性能参数。

所述参考性能参数包括比特误码率、偏移电压分布和延时参数的至少一种，其中，所述延时参数包括读延时参数、写延时参数和擦除延时参数。

所述比特误码率的计算公式为：RBER＝D/(D+P)，其中，RBER为所述比特误码率，D为用户数据，P为校验位；当所述参考性能参数包括所述比特误码率时，所述参数调整模块304包括判断单元3041、校验单元3042以及误码率调整单元3043。

所述判断单元3041用于判断所述比特误码率是否大于预设阈值。所述校验单元3042用于当所述比特误码率大于所述预设阈值时，增大所述校验位的数值。所述误码率调整单元3043用于调整所述剩余物理块的比特误码率为校验后的比特误码率。

当所述参考性能参数包括所述偏移电压分布时，所述参数调整模块304还包括电压调整单元3044。

所述电压调整单元3044用于根据所述偏移电压分布，调整所述剩余物理块的读参考电压。

当所述延时参数包括写延时参数时，所述参数调整模块304还包括检测单元3045和分配单元3046。

所述检测单元3045用于检测所述参考物理块是否完成写操作。所述分配单元3046用于当所述参考物理块完成所述写操作时，将所述参考物理块的I/O分配给与所述参考物理块具有相同写延时参数的所述剩余物理块。

请参阅图12，为本发明另一实施例提供的一种闪存介质优化装置的结构示意图。如图12所示，闪存介质优化装置400包括上述装置实施例所述的闪存介质优化装置300，相同之处请参阅上述各个实施例，在此不一一赘述。区别在于，闪存介质优化装置400还包括第二获取模块401和等级划分模块402。

所述第二获取模块401用于获取所述若干物理块的基础性能参数。

所述等级划分模块402用于根据所述基础性能参数，将所述若干物理块分成至少两个参考等级。

在本实施例中，所述参数调整模块304具体用于：识别所述参考物理块的参考等级；根据所述参考等级和所述参考性能参数，调整相同等级的所述剩余物理块的性能参数。

值得说明的是，上述装置内的模块、单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明的方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

本发明实施例提供了一种闪存介质优化装置，该装置通过从闪存介质的若干物理块中选取第一比例的物理块作为参考物理块，对参考物理块执行预设次数的擦/写操作，获取执行预设次数的擦/写操作后的参考物理块的参考性能参数，根据参考性能参数，调整剩余物理块的性能参数，因此，本发明实施例通过从闪存介质中选取少部分的参考物理块进行提前擦写，并将少部分的参考物理块进行提前擦写后的性能参数提供给剩余物理块，用以优化剩余物理块的性能，进而提升剩余物理块的数据读写的正确率。

以上所描述的装置或设备实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现闪存介质优化装置,当然也可以通过硬件实现。并且，由于闪存介质优化装置的构思与上述各个实施例所述的闪存介质优化方法的构思一样，在内容不互相冲突下，闪存介质优化装置的实施例可以引用上述各个实施例的内容，在此不赘述。

本发明实施例提供了一种非易失性计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行，例如，执行以上描述的图4至图10的方法步骤，实现图12中的各模块和各单元的功能。

本发明实施例提供了一种计算机程序产品，包括存储在非易失性计算机可读存储介质上的计算程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时时，使所述计算机执行上述任意方法实施例中的闪存介质优化方法，例如，执行以上描述的图4至图10的方法步骤，实现图12中的各模块和各单元的功能。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种闪存介质优化方法，所述闪存介质包括若干物理块，其特征在于，所述方法包括：

从所述若干物理块中选取第一比例的物理块作为参考物理块；

对所述参考物理块执行预设次数的擦/写操作；

获取执行预设次数的擦/写操作后的参考物理块的参考性能参数；

根据所述参考性能参数，调整剩余物理块的性能参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在从所述若干物理块中选取第一比例的物理块作为参考物理块之后，所述方法还包括：

获取所述若干物理块的基础性能参数；

根据所述基础性能参数，将所述若干物理块分成至少两个参考等级；

则，所述根据所述参考性能参数，调整所述剩余物理块的性能参数，包括：

识别所述参考物理块的参考等级；

根据所述参考等级和所述参考性能参数，调整相同等级的所述剩余物理块的性能参数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基础性能参数包括原始比特误码率、参考电压分布和延时参数。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，每一所述物理块具有编号；

所述从所述若干物理块中选取第一比例的物理块作为参考物理块，包括：

根据所述物理块的编号，将所述物理块划分为若干编号段；

从每一所述编号段中分别选取第一预设比例的物理块，以获得所述第一比例的物理块。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述从所述若干物理块中选取第一比例的物理块作为参考物理块，包括：

获取每一所述物理块的所述原始比特误码率；

根据所述原始比特误码率，将所述若干物理块划分为若干阈值段的物理块；

从每一所述阈值段中分别选取第二预设比例的物理块，以获得所述第一比例的物理块。

6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述参考性能参数包括比特误码率、偏移电压分布和延时参数的至少一种，其中，所述延时参数包括读延时参数、写延时参数和擦除延时参数。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述比特误码率的计算公式为：RBER＝D/(D+P)，其中，RBER为所述比特误码率，D为用户数据，P为校验位；

当所述参考性能参数包括所述比特误码率时，所述根据所述参考性能参数，调整剩余物理块的性能参数，包括：

判断所述比特误码率是否大于预设阈值；

若是，增大所述校验位的数值；

调整所述剩余物理块的比特误码率为校验后的比特误码率。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述参考性能参数包括所述偏移电压分布时，所述根据所述参考性能参数，调整所述剩余物理块的性能参数，包括：

根据所述偏移电压分布，调整所述剩余物理块的读参考电压。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述延时参数包括写延时参数时，所述根据所述参考性能参数，调整剩余物理块的性能参数，包括：

检测所述参考物理块是否完成写操作；

若是，将所述参考物理块的I/O分配给与所述参考物理块具有相同写延时参数的所述剩余物理块。

10.一种非易失性存储设备，其特征在于，包括：

闪存介质；以及，

主控制器，与所述闪存介质连接；

其中，所述主控制器包括：

至少一个处理器；以及

缓存器，与所述至少一个处理器连接；其中，

所述缓存器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-9任一项所述的闪存介质优化方法。

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