[发明专利]闪存介质控制器中的元数据处理

说明书

本申请要求于2011年7月14日提交的美国临时申请第61/507,659号和2011年12月22日提交的美国实用申请第13/334,599号的优先权，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明总体涉及闪存介质系统，特别地，涉及用于处理闪存介质控制器中的元数据的方法和/或装置。

背景技术

闪存存储器在海量存储环境中是有吸引力的，因为闪存存储器系统没有硬盘相关的机械延迟。因此，闪存存储器系统允许更高的性能和相对较低的成本、功率、发热（heating）和空间使用率。然而，由于某些技术上的限制，闪存存储器还没有传统地用于这些环境中。第一个技术问题是写入速度，其可能与机械硬盘驱动器上的顺序访问的速度的十分之一一样慢。写入速度慢是由于在没有较长的擦除周期之前数据不能被覆写（overwrite）在NAND闪存器件上。因为擦除周期直接影响写入性能，大部分闪存设计将写入数据移动到新位置，并往后延迟擦除。在繁忙的系统中，直到处理器用尽空闲闪存页并必须停止以创建新的闪存页，才可以构建被延迟的擦除周期，这大大影响系统性能。第二个技术问题是，对单级单元（“SLC”）器件的各闪存页100,000次擦除周期以及对多级单元（“MLC”）器件10,000次周期的具体限制。擦除周期的数量限制，引发了数据中心的具体问题，其中，不可预知的数据流可能导致特定的高度使用的存储器分区受限于大量擦除。第三个问题是数据丢失。数据丢失可能因为影响闪存的各种因素而发生，包括读取干扰或编程干扰，从而产生由邻近受干扰单元的存储单元的读取或写入所造成的数据位丢失。闪存存储器单元的状态也可能因为时间的推移而不可预知地改变。

在闪存技术中，闪存管理功能在固件中实施。闪存管理功能包括闪存缓冲管理、缺陷管理、损耗均衡。所有的管理功能利用一些闪存器件存储器来存储固件所用的临时数据或其他信息。在闪存页中存储的固件所用的临时数据和信息在本文通常被称为元数据。

期望实现用于处理闪存介质控制器中的元数据的一种方法和/或装置。

发明内容

本发明涉及一种闪存介质控制器中用于处理存储在闪存存储器页中的元数据的方法。该方法一般包括：（ⅰ）在各上下文基础（basis）上定义元数据，其中，上下文基于各页来定义，（ii）当元数据的大小小于等于预定阈值时，将整个元数据存储在上下文结构中，以及（iii）当元数据的大小大于预定阈值时，在上下文中定义元数据指针。

本发明的目的、功能和优点包括提供用于处理闪存介质控制器中的元数据的方法和/或装置，其可以（i）在各上下文基础上定义元数据信息，其中，上下文基于各页来定义，（ii）当元数据的大小小于等于预定阈值时，将完整的元数据信息存储在上下文结构中，（iii）当元数据的大小大于预定阈值时，在上下文中定义指向元数据的指针，（iv）分布带有主机用户数据的元数据，和/或（v）用错误校正编码、完整性校验和校正来保护元数据。

附图说明

从下面的详细说明书和所附权利要求书及附图中，上述和其他目的、特征和优点将变得显而易见，其中：

图1是示出了在单芯片系统（SOC）环境中实现的闪存介质控制器的框图；

图2是示出了根据本发明实施方式的示例闪存介质控制器（FMC）结构的框图；

图3是示出了根据本发明实施方式的示例闪存通道控制器结构的框图；

图4是示出了图3的上下文管理器模块的示例子模块的示图；

图5是示出了图3的裸片管理模块的示例子模块的示图；

图6是示出了图3的闪存操作管理器模块的示例子模块的示图；

图7是示出了图3的数据流管理器模块的示例子模块的示图；

图8是示出了实现了图3的上下文管理器模块的示例子模块的示图；以及

图9是示出了图3的闪存操作管理器的示例实施的示图；

图10是示出了根据本发明实施方式的示例闪存介质上下文的布局的示图；

图11是示出了根据本发明实施方式的闪存页中的示例分区部分的示图；

图12A和图12B是示出了根据本发明实施方式的示例FMC闪存页结构的示图；以及

图13是示出了说明根据本发明实施方式的处理的流程图。

具体实施方式