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CN106033319A - 固态硬盘动态建立转换层的方法 - Google Patents

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CN106033319A
CN106033319A CN201510105384.8A CN201510105384A CN106033319A CN 106033319 A CN106033319 A CN 106033319A CN 201510105384 A CN201510105384 A CN 201510105384A CN 106033319 A CN106033319 A CN 106033319A
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solid state
state hard
hard disc
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capacity
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林政仪
游英凯
萧亦隆
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Quanta Storage Inc
Original Assignee
Quanta Storage Inc
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Publication date
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Abstract

一种固态硬盘动态建立转换层的方法，在固态硬盘启动时，配合固态硬盘中缓冲存储器的变化状态，比较缓冲存储器与逻辑物理对照表的容量，动态选择逻辑物理对照表的储存模式，适当转换闪存转换层的建立位置，以延长固态硬盘的使用寿命。

Description

固态硬盘动态建立转换层的方法
技术领域
本发明涉及一种固态硬盘，尤其涉及固态硬盘在启动时，建立转换层以管理逻辑物理对照表的方法。
背景技术
固态硬盘(Solid State Drive，简称SSD)是由与非门闪存阵列(NAND FlashMemory Array)整合成为单一的储存装置，闪存具有抹除次数限制，数据分散储存在闪存阵列，利用闪存转换层(Flash Translation Layer，简称FTL)管理数据的逻辑地址与实际储存在闪存的物理地址的对照关系。
如图1所示，为现有技术电子装置储存系统1。例如计算机、手机等电子装置储存系统1的主机2设中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)3，发出存取数据的逻辑地址至连接在传输接口4的固态硬盘5，固态硬盘5内设控制器6配合缓冲存储器7，接收主机2的存取数据的逻辑地址，到闪存阵列8相对逻辑地址的物理地址存取数据，至主机2的动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，简称DRAM)9，以供主机2备用。
为了管理数据的逻辑地址与实际储存在闪存阵列8的物理地址的关系，固态硬盘5在启动时，读取闪存阵列8中各数据区块的管理数据，形成数据的逻辑地址与物理地址的逻辑物理对照表(Logical to Physical Table，简称L2P)，以建立闪存转换层，储存及管理逻辑物理对照表。而建立闪存转换层的位置，在固态硬盘5初始化时，已由储存在闪存阵列8中的固态硬盘5固件，预先设定启动固态硬盘5时建立在缓冲存储器7或闪存阵列8。因动态随机存取存储器(DRAM)的存取速度为闪存的10倍，缓冲存储器7属于DRAM的型态，因此现有技术固态硬盘5通常将闪存转换层优先建立在缓冲存储器7。
然而，现有技术固态硬盘5将闪存转换层建立在缓冲存储器7，一旦缓冲存储器7损坏或部分损坏，以致无法建立闪存转换层，闪存转换层并不能变更建立位置，将导致固态硬盘5无法利用闪存转换层管理逻辑物理对照表存取数据，造成固态硬盘5无法使用而报废。此外，固态硬盘5的闪存转换层如设定建立在存取速度较慢的闪存阵列，并不能随电子装置储存系统的变化调整建立的位置，无法机动提高固态硬盘的存取速度。因此，固态硬盘在建立转换层的方法上，仍有问题亟待解决。
发明内容
本发明的目的提供一种固态硬盘动态建立转换层的方法，在固态硬盘启动时，藉由比较缓冲存储器与逻辑物理对照表的容量，动态选择闪存转换层的储存模式，以延长使用寿命。
为了达到前述发明的目的，本发明第一实施例的固态硬盘动态建立转换层的方法，首先启动固态硬盘，取得缓冲存储器的存储容量，取得闪存阵列的存储容量，并预估形成逻辑物理对照表的容量，比较缓冲存储器储存逻辑物理对照表的预设容量与逻辑物理对照表的预估容量，检查缓冲存储器储存逻辑物理对照表的预设容量不小于逻辑物理对照表的预估容量，选择设定全表储存模式，将闪存转换层建立在缓冲存储器。缓冲存储器为DRAM型态。检查缓冲存储器储存逻辑物理对照表的预设容量小于逻辑物理对照表的预估容量，再检查固态硬盘设有缓冲存储器，选择设定部分储存模式，将闪存转换层部分建立在缓冲存储器，而不足的部分另建立在闪存阵列，假如检查固态硬盘未设缓冲存储器，则选择设定闪存储存模式，将闪存转换层建立在闪存阵列
本发明的另一目的提供一种固态硬盘动态建立转换层的方法，利用主机的动态随机存取存储器的保留存储器，动态选择闪存转换层的储存模式，以提高存取速度。
为了达到前述发明的目的，本发明第二实施例的固态硬盘动态建立转换层的方法，首先启动固态硬盘，取得缓冲存储器的存储容量，取得闪存阵列的存储容量，并预估形成逻辑物理对照表的容量，比较缓冲存储器储存逻辑物理对照表的预设容量与逻辑物理对照表的预估容量，检查缓冲存储器储存逻辑物理对照表的预设容量小于逻辑物理对照表的预估容量，且检查固态硬盘未设缓冲存储器，再检查主机保留动态随机存取存储器供固态硬盘使用，选择设定主机储存模式，将闪存转换层建立在主机保留动态随机存取存储器。假如检查主机未保留动态随机存取存储器，建立闪存转换层选择设定闪存储存模式。假如检查固态硬盘设有缓冲存储器，选择设定部分储存模式，将闪存转换层部分建立在缓冲存储器，而不足的部分另建立在主机保留动态随机存取存储器。
附图说明
图1为现有技术电子装置储存系统的功能方框图。
图2为本发明电子装置储存系统的功能方框图。
图3为本发明部分储存模式的功能方框图。
图4为本发明闪存储存模式的功能方框图。
图5为本发明第一实施例固态硬盘动态建立转换层的方法的流程图。
图6为本发明主机存储器储存模式的功能方框图。
图7为本发明第二实施例固态硬盘动态建立转换层的方法的流程图。
【附图符号说明】
10 电子装置储存系统
11 主机
12 中央处理器
13 动态随机存取存储器
14 传输接口
15 固态硬盘
16 控制器
17 缓冲存储器
18 闪存阵列
19 转换层选择单元
具体实施方式
有关本发明为达成上述目的，所采用的技术手段及其功效，兹举优选实施例，幷配合附图加以说明如下。
请参阅图2，为本发明电子装置储存系统10的功能方框图。本发明电子装置储存系统10在主机11设中央处理器(CPU)12及动态随机存取存储器(DRAM)13，由中央处理器12配合动态随机存取存储器13发出存取数据的逻辑地址至连接在传输接口14的固态硬盘(SSD)15，固态硬盘15内设控制器16及缓冲存储器17，由控制器16配合缓冲存储器17接收主机11的存取数据的逻辑地址，至闪存阵列18相对逻辑地址的物理地址存取数据，到主机2的动态随机存取存储器13，以供主机11备用。本发明另在固态硬盘15设置转换层选择单元19，负责在固态硬盘15启动时，动态选择建立闪存转换层(FTL)的位置。
本发明电子装置储存系统10启动固态硬盘15时，控制器16根据闪存阵列18的数据存储容量，预估形成逻辑物理对照表所需的容量，由转换层选择单元19比较缓冲存储器17储存逻辑物理对照表的预设容量与逻辑物理对照表的预估容量，决定建立闪存转换层的位置。因属于DRAM型态的缓冲存储器17存取速度较闪存的存取速度快10倍，转换层选择单元19以选择将闪存转换层建立在缓冲存储器17为优先。假如转换层选择单元19比较缓冲存储器17储存逻辑物理对照表的预设容量不小于逻辑物理对照表的预估容量，则转换层选择单元19选择设定全表储存模式(Full L2P TableMapping Method)，即将闪存转换层的建立位置20全设在缓冲存储器17。幷通知控制器16读取闪存阵列18中各数据区块的管理数据，形成逻辑物理对照表，全部储存在缓冲存储器17。当控制器16接收主机11存取数据的逻辑地址时，控制闪存转换层由储存在缓冲存储器17的逻辑物理对照表，对照数据存放在闪存阵列18中的物理地址，以迅速至对应的闪存存取数据。
如图3所示，为本发明部分储存模式的功能方框图。假如固态硬盘15启动时，转换层选择单元19比较缓冲存储器17储存逻辑物理对照表的预设容量小于逻辑物理对照表的预估容量，将进一步检查固态硬盘15是否设有缓冲存储器17，假如固态硬盘15设有缓冲存储器17，转换层选择单元19选择设定部分储存模式(Partial L2P Table Mapping Method)，即将闪存转换层的建立位置21部分设在缓冲存储器17，而不足的部分另建立在闪存阵列18。幷通知控制器16读取闪存阵列18中各数据区块的管理数据，形成逻辑物理对照表，将常使用数据的逻辑物理对照表储存在缓冲存储器17，而其他数据的逻辑物理对照表则储存在闪存阵列18。
当控制器16存取数据，控制闪存转换层发现该数据对应的逻辑物理对照表未存在缓冲存储器17时，需由控制器16先行删除储存在缓冲存储器17的部分逻辑物理对照表的数据，让出储存空间，再由控制器16从储存在闪存阵列18的逻辑物理对照表读取该数据的对照关系至让出的储存空间，由闪存转换层对照数据存放在闪存阵列18中的物理地址，进行存取数据。因此部分储存模式需在缓冲存储器17与闪存阵列18间交换数据，存取速度较全表储存模式慢。
如图4所示，为本发明闪存储存模式的功能方框图。本发明转换层选择单元19比较缓冲存储器储存逻辑物理对照表的预设容量小于逻辑物理对照表的预估容量后，例如移动存储器、存储卡等固态硬盘15假如未设缓冲存储器，转换层选择单元19选择设定闪存储存模式(Flash Array L2P TableMapping Method)，即将闪存转换层的建立位置22全设在闪存阵列18。幷通知控制器16读取闪存阵列18中各数据区块的管理数据，形成逻辑物理对照表储存在闪存阵列18。当控制器16存取数据，控制闪存转换层由储存在闪存阵列18逻辑物理对照表，读取数据的对照关系直接输送至主机。因为闪存存取数据的速度较缓冲存储器慢，会影响固态硬盘15的存取速度，因此闪存储存模式为本发明最后的选择。
图5为本发明第一实施例固态硬盘动态建立转换层的方法的流程图。本发明第一实施例固态硬盘动态建立转换层的方法的详细步骤说明如下:首先在步骤S1，本发明启动固态硬盘；步骤S2，取得缓冲存储器的存储容量；步骤S3，取得闪存阵列的存储容量，幷预估形成逻辑物理对照表的容量；在步骤S4，比较缓冲存储器储存逻辑物理对照表的预设容量与逻辑物理对照表的预估容量；步骤S5，检查缓冲存储器储存逻辑物理对照表的预设容量不小于逻辑物理对照表的预估容量，即缓冲存储器预设容量足够储存逻辑物理对照表，则进入步骤S6，选择设定全表储存模式，即将闪存转换层全建立在缓冲存储器，假如缓冲存储器储存逻辑物理对照表的预设容量小于逻辑物理对照表的预估容量，即缓冲存储器预设容量不足以储存逻辑物理对照表，则进入步骤S7，检查固态硬盘是否设有缓冲存储器？假如固态硬盘设有缓冲存储器，则进入步骤S8，选择设定部分储存模式，即将闪存转换层部分建立在缓冲存储器，而不足的部分另建立在闪存阵列，假如固态硬盘未设缓冲存储器，则进入步骤S9，选择设定闪存储存模式，即将闪存转换层全建立在闪存阵列。
因此本发明第一实施例固态硬盘动态建立转换层的方法，就可在固态硬盘每次启动时，配合固态硬盘中缓冲存储器的变化状态，藉由比较缓冲存储器与逻辑物理对照表的容量，将闪存转换层优先建立在缓冲存储器，以提高存取速度，幷动态选择逻辑物理对照表的储存模式，使缓冲存储器在损坏或部分受损时，适当转换闪存转换层的建立位置，以维持固态硬盘的正常运作，达到延长固态硬盘寿命的目的。
如图6所示，为本发明主机储存模式的功能方框图。因闪存阵列18存取速度较慢，且有些主机11会保留部分动态随机存取存储器13，提供固态硬盘15使用，虽然固态硬盘15需视主机11的操作空档才能与态随机存取存储器13交换数据，但动态随机存取存储器13存取速度较闪存阵列18快。因此，本发明第二实施例固态硬盘动态建立转换层的方法，在固态硬盘15启动时，转换层选择单元19比较缓冲存储器储存逻辑物理对照表的预设容量小于逻辑物理对照表的预估容量，幷进一步检查固态硬盘15未设缓冲存储器，转换层选择单元19将再进一步检查主机11是否保留动态随机存取存储器13提供固态硬盘15使用，假如有保留动态随机存取存储器13时，选择设定主机储存模式，即将闪存转换层建立位置23设在主机11保留的动态随机存取存储器13，以提高存取速度，假如未保留动态随机存取存储器13时，最后才选择设定闪存储存模式。
本发明第二实施例固态硬盘动态建立转换层的方法，在转换层选择单元19比较缓冲存储器储存逻辑物理对照表的预设容量小于逻辑物理对照表的预估容量，幷进一步检查固态硬盘15设有缓冲存储器，转换层选择单元19选择设定部分储存模式，除将闪存转换层的建立在缓冲存储器外，不足的部分同样地可建立在主机11保留的动态随机存取存储器13，以提高数据存取速度。
图7为本发明第二实施例固态硬盘动态建立转换层的方法的流程图。本发明第二实施例固态硬盘动态建立转换层的方法的详细步骤说明如下:本发明第二实施例固态硬盘动态建立转换层的方法的步骤T1启动固态硬盘至步骤T8选择部分储存模式，与本发明第一实施例的步骤S1至步骤S8相同，而本发明第二实施例在步骤T9，检查主机是否保留动态随机存取存储器供固态硬盘使用，假如有保留动态随机存取存储器，则进入步骤T10，选择设定主机储存模式，即将闪存转换层建立在主机保留动态随机存取存储器，假如主机未保留动态随机存取存储器，则进入步骤T11，选择设定闪存储存模式，将闪存转换层全建立在闪存阵列。
因此，本发明第二实施例的固态硬盘动态建立转换层的方法，就可藉由检查主机是否保留动态随机存取存储器供固态硬盘使用，配合主机动态随机存取存储器的变化，将原应建立在闪存阵列的闪存转换层，动态选择转建立在主机保留的动态随机存取存储器，达到提高存取速度的目的。
以上所述者，仅为用以方便说明本发明的优选实施例，本发明的范围不限于该等优选实施例，凡依本发明所做的任何变更，在不脱离本发明精神的情况下，皆属本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种固态硬盘动态建立转换层的方法，其步骤包含：
启动固态硬盘；
取得缓冲存储器的存储容量；
取得闪存阵列的存储容量，并预估形成逻辑物理对照表的容量；
比较缓冲存储器储存逻辑物理对照表的预设容量与逻辑物理对照表的预估容量；
检查缓冲存储器储存逻辑物理对照表的预设容量不小于逻辑物理对照表的预估容量，建立闪存转换层选择设定全表储存模式。
2.如权利要求1所述的固态硬盘动态建立转换层的方法，其中该全表储存模式将闪存转换层建立在缓冲存储器。
3.如权利要求1所述的固态硬盘动态建立转换层的方法，其中该缓冲存储器为DRAM型态。
4.如权利要求1所述的固态硬盘动态建立转换层的方法，其中检查缓冲存储器储存逻辑物理对照表的预设容量小于逻辑物理对照表的预估容量，再检查固态硬盘设有缓冲存储器，建立闪存转换层选择设定部分储存模式。
5.如权利要求4所述的固态硬盘动态建立转换层的方法，其中该部分储存模式将闪存转换层部分建立在缓冲存储器，而不足的部分另建立在闪存阵列。
6.如权利要求4所述的固态硬盘动态建立转换层的方法，其中检查固态硬盘未设缓冲存储器，建立闪存转换层选择设定闪存储存模式。
7.如权利要求6所述的固态硬盘动态建立转换层的方法，其中该闪存储存模式将闪存转换层建立在闪存阵列。
8.一种固态硬盘动态建立转换层的方法，其步骤包含：
启动固态硬盘；
取得缓冲存储器的存储容量；
取得闪存阵列的存储容量，并预估形成逻辑物理对照表的容量；
比较缓冲存储器储存逻辑物理对照表的预设容量与逻辑物理对照表的预估容量；
检查缓冲存储器储存逻辑物理对照表的预设容量小于逻辑物理对照表的预估容量时，建立闪存转换层选择设定全表储存模式；
缓冲存储器储存逻辑物理对照表的预设容量不小于逻辑物理对照表的预估容量时，检查固态硬盘未设缓冲存储器；
检查主机保留动态随机存取存储器供固态硬盘使用，建立闪存转换层选择设定主机储存模式。
9.如权利要求8所述的固态硬盘动态建立转换层的方法，其中该主机储存模式将闪存转换层建立在主机保留动态随机存取存储器。
10.如权利要求8所述的固态硬盘动态建立转换层的方法，其中检查主机未保留动态随机存取存储器，建立闪存转换层选择设定闪存储存模式。
11.如权利要求8所述的固态硬盘动态建立转换层的方法，其中检查固态硬盘设有缓冲存储器，建立闪存转换层选择设定部分储存模式。
12.如权利要求11所述的固态硬盘动态建立转换层的方法，其中该部分储存模式将闪存转换层部分建立在缓冲存储器，而不足的部分另建立在主机保留动态随机存取存储器。
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