CN111949202A - 一种存储器及其控制方法和控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种存储器及其控制方法和控制装置，存储器包括存储模块，存储模块包括多个物理块，该控制方法包括：如果检测到至少一个第一物理块的无效数据量超过第一数据阈值，切换至数据搬移模式，第一物理块中的数据以多层存储模式写入；将至少一个第一物理块的有效数据以单层存储模式搬移至空白物理块。本发明实施例中，实现了TLC块的垃圾回收；可改善TLC块中有效数据占有率较低的问题，避免造成大量的资源消耗，提高了***的性能；此外，释放了较多的第一物理块，则用户需要写入数据时，无需将原有的数据块擦除再写入，降低了TLC块的擦写次数，增加了TLC块的使用寿命。

Description

一种存储器及其控制方法和控制装置
技术领域
本发明实施例涉及存储器技术，尤其涉及一种存储器及其控制方法和控制装置。
背景技术
eMMC(Embedded Multi Media Card，嵌入式多媒体)芯片是主要针对手机或平板电脑等产品的内嵌式存储器。eMMC芯片中集成了一个控制器，该控制器可提供标准接口并管理闪存，如此可使得使用eMMC芯片的手机厂商就能专注于产品开发的其它部分，并缩短向市场推出产品的时间。
eMMC芯片主要由控制器和闪存颗粒组成，通过写操作将数据保存在闪存颗粒中，通过读操作从闪存颗粒中读取数据。目前市场主流的闪存为NAND flash，具有尺寸小，容量较大，改写速度快等优点，适用于大量数据的存储，在业界也得到了越来越广泛的应用。NAND flash包括单层存储物理块SLC和多层存储物理块TLC。
在用户的大量使用下，TLC块会被大量占用。当大部分的TLC块被占满后，如用户再次写入数据，需要将原有的数据块擦除，然后再写入对应的TLC块中。如此增加了TLC块的擦写次数，减少了TLC块的使用寿命，且TLC块中有效数据占有率较低，造成大量的资源消耗，降低了***的性能。
发明内容
本发明实施例提供一种存储器及其控制方法和控制装置，以减少TCL块擦写次数并提高***性能。
本发明实施例提供了一种存储器的控制方法，所述存储器包括存储模块，所述存储模块包括多个物理块，该控制方法包括：
如果检测到至少一个第一物理块的无效数据量超过第一数据阈值，切换至数据搬移模式，其中，所述第一物理块中的数据以多层存储模式写入；
将至少一个所述第一物理块的有效数据以单层存储模式搬移至空白物理块。
进一步地，将至少一个所述第一物理块的有效数据以单层存储模式搬移至空白物理块的具体执行过程为：
查找出块内有效数据量低于第二数据阈值的至少一个所述第一物理块，并将该至少一个所述第一物理块的有效数据以单层存储模式搬移至至少一个所述空白物理块中。
进一步地，所述存储器还包括闪存转换层，所述闪存转换层中存储有地址映射表和物理地址存储表，该控制方法还包括：将块内有效数据被搬出的所述第一物理块擦除，并更新所述地址映射表和所述物理地址存储表。
进一步地，在检测到至少一个第一物理块的无效数据量超过第一数据阈值之前，还包括：
接收第一写命令并确定所述第一写命令包含的第一逻辑地址，如果检测到所述物理块内已写入数据的逻辑地址与所述第一逻辑地址重复时，检测至少一个第一物理块的无效数据量是否超过所述第一数据阈值。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种存储器的控制装置，所述存储器包括存储模块，所述存储模块包括多个物理块，该控制装置包括：
模式切换模块，用于如果检测到至少一个第一物理块的无效数据量超过第一数据阈值，切换至数据搬移模式，其中，所述第一物理块中的数据以多层存储模式写入；
数据搬移模块，用于将至少一个所述第一物理块的有效数据以单层存储模式搬移至空白物理块。
进一步地，所述数据搬移模块具体用于，查找出块内有效数据量低于第二数据阈值的至少一个所述第一物理块，并将该至少一个所述第一物理块的有效数据以单层存储模式搬移至至少一个所述空白物理块中。
进一步地，所述存储器还包括闪存转换层，所述闪存转换层中存储有地址映射表和物理地址存储表，该控制装置还包括：表更新模块，用于将块内有效数据被搬出的所述第一物理块擦除，并更新所述地址映射表和所述物理地址存储表。
进一步地，还包括：触发回收模块，用于在检测到至少一个第一物理块的无效数据量超过第一数据阈值之前，接收第一写命令并确定所述第一写命令包含的第一逻辑地址，如果检测到所述物理块内已写入数据的逻辑地址与所述第一逻辑地址重复时，检测至少一个第一物理块的无效数据量是否超过所述第一数据阈值。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种存储器，所述存储器包括存储模块和如上所述的控制装置，所述控制装置与所述存储模块电连接。
进一步地，所述存储模块为与非闪存NAND Flash，所述存储器为嵌入式多媒体eMMC芯片。
本发明实施例中，如果检测到至少一个第一物理块的无效数据量超过第一数据阈值，触发数据搬移模式；在数据搬移模式下，将至少一个第一物理块的有效数据以单层存储模式搬移至空白物理块，由此可释放无效数据量过多的第一物理块。本发明实施例中，将无效数据量超过第一数据阈值的第一物理块的有效数据按照SLC模式搬移至空白物理块，再释放被搬移的第一物理块，如此可改善TLC块中有效数据占有率较低的问题，避免造成大量的资源消耗，提高了***的性能；此外，释放了较多的第一物理块，则用户需要写入数据时，无需将原有的数据块擦除再写入，降低了TLC块的擦写次数，增加了TLC块的使用寿命。本发明实施例实现了TLC块的垃圾回收。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明实施例提供的一种存储器的控制方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的一种存储器的控制装置的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本发明实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本发明的技术方案，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。
如图1所示，为本发明实施例提供的一种存储器的控制方法的流程图，该存储器可选为任意集成有存储模块的芯片或器件，例如集成有闪存颗粒的eMMC芯片，在其他实施例中还可选该存储器为其他集成有存储模块的器件。在此，存储器包括存储模块，存储模块包括多个物理块，存储模块以物理块为单元进行数据写入。可选存储模块为闪存，可选为NAND闪存。
本实施例提供的存储器的控制方法包括：
步骤110、如果检测到至少一个第一物理块的无效数据量超过第一数据阈值，切换至数据搬移模式，其中，第一物理块中的数据以多层存储模式写入。
存储器包括正常模式和数据搬移模式即垃圾回收模式。数据搬移模式下，存储器内部可以对存储有数据的物理块中的数据进行搬移操作，将多个有效数据占比较少的物理块的有效数据搬移到一个空白物理块中，释放有效数据较少的物理块。正常模式下，存储器可进行读/写操作。
本实施例中，将以多层存储模式存储数据的物理块命名为第一物理块(TLC块)，存储器的控制装置会检测每个第一物理块的无效数据量是否超过第一数据阈值，如果检测到至少一个第一物理块的无效数据量超过第一数据阈值，则触发数据搬移模式即切换至数据搬移模式。在此第一数据阈值可选为第一物理块的容量的1/2，即第一物理块的无效数据量超过第一数据阈值时，说明第一物理块的无效数据量占比多而有效数据量占比少。
步骤120、将至少一个第一物理块的有效数据以单层存储模式搬移至空白物理块。
本实施例中，存储器切换至数据搬移模式后，存储器的控制装置可以对物理块进行数据搬移操作。具体的，控制装置可以查找出所有无效数据量超过第一数据阈值的第一物理块，将这些第一物理块作为源块，空白物理块作为目标块。数据搬移阶段，将至少一个第一物理块的有效数据以单层存储模式搬移至空白物理块，以单层存储方式即SLC模式向物理块写入数据能够提高存储数据的稳定性，基于此提高了该有效数据的存储稳定性。然后，被搬移的第一物理块中仅余无效数据，如此可擦除该被搬移的第一物理块以释放得到空白物理块，在后续操作中该空白物理块可参与被分配而重新写入数据。
本实施例提供的控制方法，如果检测到至少一个第一物理块的无效数据量超过第一数据阈值，触发数据搬移模式；在数据搬移模式下，将至少一个第一物理块的有效数据以单层存储模式搬移至空白物理块，由此可释放无效数据量过多的第一物理块。本实施例中，将无效数据量超过第一数据阈值的第一物理块的有效数据按照SLC模式搬移至空白物理块，再释放被搬移的第一物理块，如此可改善TLC块中有效数据占有率较低的问题，避免造成大量的资源消耗，提高了***的性能；此外，释放了较多的第一物理块，则用户需要写入数据时，无需将原有的数据块擦除再写入，降低了TLC块的擦写次数，增加了TLC块的使用寿命。本实施例实现了TLC块的垃圾回收。
示例性的，在上述技术方案的基础上，可选将至少一个第一物理块的有效数据以单层存储模式搬移至空白物理块的具体执行过程为：查找出块内有效数据量低于第二数据阈值的至少一个第一物理块，并将该至少一个第一物理块的有效数据以单层存储模式搬移至至少一个空白物理块中。
本实施例中，如果检测到至少一个第一物理块的无效数据量超过第一数据阈值，则触发数据搬移模式。切换至数据搬移模式后，查找出块内有效数据量低于第二数据阈值的至少一个第一物理块，将该类第一物理块作为源块进行数据搬移。本实施例中，在触发数据搬移模式后，为了避免无效数据量超出第一数据阈值的第一物理块过少，无法实现数据搬移，则设定有效数据量低于第二数据阈值的物理块为源块，增加参与数据搬移的物理块，有效实现了数据搬移。本领域技术人员可以理解，相关从业人员可合理设置第一数据阈值和第二数据阈值。具体的，查找出块内有效数据量低于第二数据阈值的至少一个第一物理块，并将该至少一个第一物理块的有效数据以单层存储模式搬移至至少一个空白物理块中，提高了有效数据的稳定性，且提高了TLC块的有效数据占有率。
示例性的，在上述技术方案的基础上，可选存储器还包括闪存转换层，闪存转换层中存储有地址映射表和物理地址存储表，该控制方法还包括：将块内有效数据被搬出的第一物理块擦除，并更新地址映射表和物理地址存储表。
本实施例中，闪存转换层中存储有地址映射表T2和物理地址存储表T3，T2中存储的是存储器中每个物理块中有效数据的逻辑地址和物理地址之间的映射，T3表中存储了存储器中所有逻辑地址对应的物理地址。根据T2可知每个物理块中的有效数据及其在块中的占有率，由此可得出物理块中无效数据量和有效数据量，进而实现对有效数据量和第二数据阈值的比对，也可实现无效数据量与第一数据阈值的比对。本实施例中，数据搬移模式下，无效数据量超过第一数据阈值的第一物理块中的有效数据被搬移，然后该第一物理块可被擦除从而释放成为空白物理块，由于有效数据的物理地址发生了变更，基于此数据搬移的同时还要对第一物理块中被搬移的有效数据的物理地址进行更新。相应的更新T2和T3，便于后续读写操作和分配空白物理块。
示例性的，在上述技术方案的基础上，可选在检测到至少一个第一物理块的无效数据量超过第一数据阈值之前，还包括：接收第一写命令并确定第一写命令包含的第一逻辑地址，如果检测到物理块内已写入数据的逻辑地址与第一逻辑地址重复时，检测至少一个第一物理块的无效数据量是否超过第一数据阈值。
现有技术中，当用户大量使用时，大量的TLC块被用户数据占据，当用户重复写某段逻辑地址时，需要将对应的TLC块进行擦除后再进行写入，造成了TLC块的擦写次数过多。在此可将重复写某段逻辑地址作为下一步触发数据搬移的依据。即接收第一写命令并确定第一写命令包含的第一逻辑地址，如果检测到物理块内已写入数据的逻辑地址与第一逻辑地址重复时，说明需要重复写该第一逻辑地址，此时可检测至少一个第一物理块的无效数据量是否超过第一数据阈值，由此判断是否触发垃圾回收机制。由此增加了TLC块的垃圾回收机制的触发和实现。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种存储器的控制装置，该控制装置可实现上述任意实施例所述的控制方法，该控制装置可采用软件和/或硬件的方式实现，并配置在存储器中应用。存储器包括存储模块，存储模块包括多个物理块。
如图2所示，本实施例提供的存储器的控制装置包括：模式切换模块210，用于如果检测到至少一个第一物理块的无效数据量超过第一数据阈值，切换至数据搬移模式，其中，第一物理块中的数据以多层存储模式写入；数据搬移模块220，用于将至少一个第一物理块的有效数据以单层存储模式搬移至空白物理块。
可选的，数据搬移模块具体用于，查找出块内有效数据量低于第二数据阈值的至少一个第一物理块，并将该至少一个第一物理块的有效数据以单层存储模式搬移至至少一个空白物理块中。
可选的，存储器还包括闪存转换层，闪存转换层中存储有地址映射表和物理地址存储表，该控制装置还包括：表更新模块，用于将块内有效数据被搬出的第一物理块擦除，并更新地址映射表和物理地址存储表。
可选的，该控制装置还包括：触发回收模块，用于在检测到至少一个第一物理块的无效数据量超过第一数据阈值之前，接收第一写命令并确定第一写命令包含的第一逻辑地址，如果检测到物理块内已写入数据的逻辑地址与第一逻辑地址重复时，检测至少一个第一物理块的无效数据量是否超过第一数据阈值。
本实施例中，存储器以SLC模式存储数据，其容量为***总容量的1/3。随着用户的使用，会产生大量的SLC块转入TLC块的垃圾回收。在用户大量使用后，存储器的TLC块被用户占据，而其中可能含有大量的无效数据。当大部分TLC块被占满后，为了避免增加TLC块的擦写次数，本实施例中增加了TLC块的垃圾回收机制。
具体的，当TLC块(第一物理块)的无效数据量达到第一数据阈值时，存储器通过垃圾回收将TLC块的有效数据转入SLC块中，将仅余无效数据的TLC块擦除并释放给***空间。通过该垃圾回收机制可以将TLC块的有效数据集中收集到SLC块中，将无效数据块释放给***空间，提高了TLC块中有效数据的占有率，减少了TLC块的擦除次数，延缓了TLC块的使用寿命，提高了***的性能。实现了TLC块的垃圾回收。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种存储器，存储器包括存储模块和如上任意实施例所述的控制装置，控制装置与存储模块电连接。可选存储模块为与非闪存NAND Flash，存储器为嵌入式多媒体eMMC芯片。
本实施例中，通过该垃圾回收机制可以将TLC块的有效数据集中收集到SLC块中，将无效数据块释放给***空间，提高了TLC块中有效数据的占有率，减少了TLC块的擦除次数，延缓了TLC块的使用寿命，提高了***的性能。实现了TLC块的垃圾回收。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种存储器的控制方法，其特征在于，所述存储器包括存储模块，所述存储模块包括多个物理块，该控制方法包括：
如果检测到至少一个第一物理块的无效数据量超过第一数据阈值，切换至数据搬移模式，其中，所述第一物理块中的数据以多层存储模式写入；
将至少一个所述第一物理块的有效数据以单层存储模式搬移至空白物理块。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，将至少一个所述第一物理块的有效数据以单层存储模式搬移至空白物理块的具体执行过程为：
查找出块内有效数据量低于第二数据阈值的至少一个所述第一物理块，并将该至少一个所述第一物理块的有效数据以单层存储模式搬移至至少一个所述空白物理块中。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述存储器还包括闪存转换层，所述闪存转换层中存储有地址映射表和物理地址存储表，该控制方法还包括：将块内有效数据被搬出的所述第一物理块擦除，并更新所述地址映射表和所述物理地址存储表。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在检测到至少一个第一物理块的无效数据量超过第一数据阈值之前，还包括：
接收第一写命令并确定所述第一写命令包含的第一逻辑地址，如果检测到所述物理块内已写入数据的逻辑地址与所述第一逻辑地址重复时，检测至少一个第一物理块的无效数据量是否超过所述第一数据阈值。
5.一种存储器的控制装置，其特征在于，所述存储器包括存储模块，所述存储模块包括多个物理块，该控制装置包括：
模式切换模块，用于如果检测到至少一个第一物理块的无效数据量超过第一数据阈值，切换至数据搬移模式，其中，所述第一物理块中的数据以多层存储模式写入；
数据搬移模块，用于将至少一个所述第一物理块的有效数据以单层存储模式搬移至空白物理块。
6.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于，所述数据搬移模块具体用于，查找出块内有效数据量低于第二数据阈值的至少一个所述第一物理块，并将该至少一个所述第一物理块的有效数据以单层存储模式搬移至至少一个所述空白物理块中。
7.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于，所述存储器还包括闪存转换层，所述闪存转换层中存储有地址映射表和物理地址存储表，该控制装置还包括：表更新模块，用于将块内有效数据被搬出的所述第一物理块擦除，并更新所述地址映射表和所述物理地址存储表。
8.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于，还包括：触发回收模块，用于在检测到至少一个第一物理块的无效数据量超过第一数据阈值之前，接收第一写命令并确定所述第一写命令包含的第一逻辑地址，如果检测到所述物理块内已写入数据的逻辑地址与所述第一逻辑地址重复时，检测至少一个第一物理块的无效数据量是否超过所述第一数据阈值。
9.一种存储器，其特征在于，所述存储器包括存储模块和如权利要求5-8任一项所述的控制装置，所述控制装置与所述存储模块电连接。
10.根据权利要求9所述的存储器，其特征在于，所述存储模块为与非闪存NAND Flash，所述存储器为嵌入式多媒体eMMC芯片。
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