[发明专利]数据存储装置控制器、数据存储装置、以及用于控制数据存储装置的方法

说明书

背景技术

由于固态驱动器(SSD)中的闪速存储器的属性，导致典型地按照页对数据进行编程并且按照块对数据进行擦除。SSD中的页在尺寸上典型地是8-16千字节(KB)并且块由大量页(例如，256或512)组成。因此，在没有盖写同一块内的页中的数据的情况下不能直接盖写SSD中的特定物理位置(例如，页)，这在磁硬盘驱动器中是可能的。由此，需要地址间接。对诸如SSD的数据存储装置上的闪速存储器进行管理并与主机系统的接口进行交互的传统的数据存储装置控制器使用逻辑到物理(L2P)映射系统，该逻辑到物理(L2P)映射系统作为闪速转换层(FTL)的一部分、被称为逻辑块寻址(LBA)的。当新数据进入以替换已经写入的旧数据时，数据存储装置控制器使得该新数据被写入在新位置中并且将逻辑映射更新为指向该新物理位置。由于旧物理位置不再保持有效数据，所以在它能够被再次写入之前，最终需要将它擦除。

传统上，大L2P映射表格将逻辑条目映射到SSD上的物理地址位置。可以位于诸如动态随机存取存储器(DRAM)的易失性存储器中的该大L2P映射表格通常在写入进入时被更新，并且被保存到非易失性存储器在小扇区中。例如，如果随机写入发生，则尽管该系统可能仅必须更新一个条目，但是尽管如此它可能必须将整个表格或其一部分(包括还未更新的条目)保存到非易失性存储器，这是天然地低效率的。

图1示出用于SSD的传统逻辑块寻址(LBA)方案的各方面。如其中示出的那样，映射表格104包含针对为数据存储装置的闪速存储器106所限定的每个逻辑块102的一个条目。例如，支持512字节逻辑块的64GB SSD可以将它自己向主机呈现为具有125,000,000个逻辑块。映射表格104中的一个条目包含闪速存储器106中的125,000,000个逻辑块中的每一个的当前位置。在传统的SSD中，闪速页保持整数倍的逻辑块(即，逻辑块不跨越闪速页)。在该传统示例中，8KB闪速页将保持(尺寸512字节的)16个逻辑块。因此，逻辑到物理映射表格104中的每一个条目包含标识其上存储逻辑块的闪速管芯的字段108、标识其上存储逻辑块的闪速块的字段110、标识闪速块内的闪速页的另一字段112、和标识闪速页内的偏移的字段114，字段114标识逻辑块数据在所标识的闪速页中开始于何处。较大尺寸的映射表格104阻碍表格被保持在SSD控制器内部。传统上，较大的映射表格104被保持在连接到SSD控制器的外部DRAM中。由于映射表格104被存储在易失性DRAM中，因而当SSD上电时，它必须被恢复，由于该表格的大尺寸导致这可能花费长时间。

当读取逻辑块时，映射表格104中的对应条目被读取以确定闪速存储器中要被读取的位置。然后对映射表格104中的对应条目中指定的闪速页执行读取。当读取的数据可用于闪速页时，将由映射条目指定的偏移处的数据从SSD传输到主机。当逻辑块被写入时，映射表格104中的对应条目被更新以反映逻辑块的新位置。要注意的是，当逻辑块被写入时，闪速存储器将最初包含至少两个版本的逻辑块；即，有效的、最近写入的版本(由映射表格104所指向的)和陈旧的(stale)并且不再由映射表格104中的任何条目所指向的、其至少一个其他旧版本。这些“陈旧的”数据被称作垃圾，其占用必须被考虑、收集、擦除并且使得可用以供未来使用的空间。

在正常操作期间，SSD生成必须被保存的固件信息(例如，非用户数据)。这些信息本质上是开销数据。例如，当SSD开放或闭合块时，一些数据被生成并且必须被保存。经常，以表格形式存储这样的固件信息。例如，给定的表格可以具有2048个条目，其中每个条目在尺寸上为8字节。因此，这样的表格占用约16KB的存储空间/存储器。因此，每次开放新的块时，由系统保存该信息，这在传统上要求执行16KB写入。传统上，这样的表格被存储在与用于存储用户数据的文件系统(例如，文件存储系统)不同的固件物理文件系统(例如，固件文件系统)中。这样的固件文件系统在传统上位于非易失性存储器的分离的区域中，并且在传统上与用户数据的正常读取/写入不同地处理对该固件文件系统的读取和写入。这样的用于固件数据和用户数据的双文件系统增加系统的开销，并且造成要求复杂解决方案的一致性挑战。

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