[发明专利]闪存管理方法和闪存设备

说明书

技术领域

本发明涉及存储设备，特别是涉及一种闪存管理方法和闪存设备。

背景技术

闪存是一种基于半导体的存储器，具有功耗低、容量大、访问速度高、无机械故障，以及数据非易失性的优点。随着闪存存储容量的飞速增长，人们对数据操作的灵活性提出了越来越高的要求，对闪存中的数据存储管理已成为一个不容回避的问题。

闪存，尤其是NAND Flash已经广泛应用于移动存储设备中，如U盘，SD（Secure Digital Memory Card）卡，SSD（Solid State Disk）固态硬盘等。由于闪存的特性决定，不能对同一页进行重复编程，必须整块先擦除后再编程（编程即数据写入），但是在擦除一个Block时，必须先把Block上的有效数据保存到空的Block。

现有的闪存管理方法都是以块为单位进行管理的，将闪存以块为单位划分成数据区和交换区，交换区中的块用于临时存储写入闪存的数据。以块为单位的闪存管理方法的缺点是在闪存进行频繁的随机写操作时，速率将变得非常的慢。如图1（a）所示，为现有以块为单位的闪存管理方法随机写入数据的示意图，由于可能存在坏块，闪存读写的逻辑地址还需要转换为物理介质上的物理地址进行操作，当写命令中的逻辑地址映射到不同的物理块时，需要在不同的临时块中存储待写入的数据，如第一次写命令中的逻辑地址映射到PBA1（物理块1），则闪存设备需要分配一空的或者已擦除成空的物理块PBA2用于临时存储第一次写命令写入的数据；第二次写命令中的逻辑地址映射到PBA4，则闪存设备需要再分配一空的或者已擦除成空的物理块PBA100用于临时存储数据，即使每次写命令中写入的数据很小，只占几个页的大小，只要是映射到不同的物理块，则需分配一空的或者已擦除成空的物理块用于临时存储数据，当随机写次数接近临时块的临界值时，则需要回收含有脏数据页的数据块，以使数据不丢失，如图1（a）中，临时块的个数为6，当随机写次数达到5时，则需要进行数据拷贝搬移，即将有效数据保存到临时块中，将含有脏数据的块擦除成为新的临时块，并更新块的逻辑地址和物理地址的映射表。更新后的块的逻辑地址和物理地址的映射以及临时块如图1（b）所示。由于闪存中预留的临时块都是有限的，因此，在随机写频繁的系统中，需不断的进行数据拷贝搬移和块擦除的操作，极大的影响写入数据的效率。

综上，现有的以块为单位的闪存管理方法，在随机写频繁且随机写的地址不连续的系统中，由于要不断的进行数据的拷贝搬移以及块擦除的操作，这将造成数据写入速度慢的问题，且由于每个闪存块的擦除次数是有限的，当闪存块的擦除次数达到其使用寿命时，将极大的降低闪存设备的性能，从而影响闪存设备的使用寿命。

发明内容

基于此，有必要提供一种能提高写入数据的效率的闪存管理方法。

一种闪存管理方法，包括以下步骤：

将闪存的所有有效块划分为数据区和交换区；

按区域对数据区的逻辑页进行划分，每个区域包含多个逻辑页；

建立每个区域的页映射表，所述页映射表中记录逻辑页地址和物理页地址之间的对应关系。

在其中一个实施例中，每个物理页设有存储逻辑页地址的冗余区；

在所述建立每个区域的页映射表，所述页映射表中记录逻辑页地址和物理页地址之间的对应关系的步骤之前，还包括步骤：

根据物理页中冗余区的逻辑页地址动态生成逻辑页地址和物理页地址之间的对应关系。

在其中一个实施例中，在建立所述每个区域的页映射表的步骤之后，还包括步骤：

获取写命令；

根据所述写命令中的起始逻辑地址获取所述写命令中的逻辑页所在的区域和所述区域内的偏移值，以及根据所述区域的页映射表及偏移值获取所述逻辑页对应的原始物理页；

在所述交换区获取一空的有效块，按页顺序写入数据，并将所述逻辑页地址记录到新物理页的冗余区；

将所述新物理页记录在所述区域的页映射表中，更新所述区域的页映射表。

在其中一个实施例中，在所述将所述新物理页记录在所述区域的页映射表中，更新所述区域的页映射表的步骤之后，还包括步骤：

将所述写命令中的逻辑页对应的原始物理页标记为脏数据页；

建立脏数据页表，所述脏数据页表中记录所有有效块的脏数据页；

当所述交换区的空的有效块小于预设的第一阈值时，对所有页都为脏数据页的有效块进行擦除。

在其中一个实施例中，在所述将所述新物理页记录在所述区域的页映射表中，更新所述区域的页映射表的步骤之后，还包括步骤：