[发明专利]覆盖擦除块映射

说明书

一种用于闪存存储器的覆盖擦除块(EB)映射机制实现了有效的耗损均衡并减少了挂载操作延迟。在闪存存储器的对应部分中，该覆盖EB映射机制将第一类型EB映射到多个物理擦除块中的一个上。第一类型EB包括多个指针。覆盖EB映射机制还将第二类型EB和第三类型EB中的每个映射到物理EB中未被映射到第一类型EB的一个上。第二类型EB存储系统管理信息，而第三类型EB存储用户数据。当启动闪存存储器时，覆盖EB映射机制扫描对应部分以定位第一类型EB，使用指针以定位系统EB，以及使用系统管理信息以定位数据EB。

本申请是于2014年10月20日提交的美国专利申请14/518,560的国际申请，该美国专利申请以引用方式被全部并入本文。

技术领域

本申请涉及覆盖擦除块映射。

背景技术

由于闪存存储器在没有电源的情况下保持其中存储的信息，因此被认为是“非易失”存储器。同样地，闪存存储器对于多种类型的装置，例如，可去除存储装置和移动计算装置，已经变得日益普及。与其他一次性可编程(one-time programmable，OTP)的非易失存储器不同，闪存存储器可以被重写。可以通过擦除其中的存储器单元中的一个或更多个块并且然后对块内的一个或更多个存储器单元进行写入，来将数据存储在闪存存储器中。存储器单元的块通常被称为擦除块(erase block，EB)。对擦除块(EB)进行编程和擦除的过程被称为编程/擦除(P/E)循环。当EB经历更多P/E循环时闪存存储器的一些特征趋于降低。例如，闪存存储器在没有电源的情况下可能不能将数据存储无限长时间。而且，闪存存储器的编程和擦除特征也可能降低。闪存存储器的寿命因此由每个EB经历的P/E循环的最大数目限制。

为了延长闪存存储器的寿命，可以采用具有EB映射机制(mappingscheme)的闪存文件系统(flash file system，FFS)。EB映射机制的其中一个功能是执行称作耗损均衡(wear-leveling，WL)的技术，其中，逻辑EB被映射到物理EB上。具体地，将频繁被写的逻辑EB映射到具有低P/E循环的物理EB上，将非频繁被写的逻辑EB映射到具有高P/E循环的物理EB上。EB映射机制力图在物理EB上均匀分配P/E循环，使得没有EB过早故障。不同的EB映射机制导致不同的WL效率，其中，WL效率可以被认为是P/E循环分布在物理EB上的均匀性。

EB映射机制的另一个功能是定义如何在EB之间分配用户数据和系统管理信息以及如何将用户数据和系统管理信息存储到EB中。除了其他事情，系统管理信息还记录闪存存储器中用户数据的物理位置。存储用户数据的EB可以被称为数据EB。存储系统管理信息的EB可以被称为系统EB。对数据EB和系统EB的分配导致FFS的挂载操作的挂载延迟，影响闪存存储器的启动时间。当启动闪存存储器时，挂载操作通常包括定位系统EB，其依次指向数据EB，从而使得用户数据对于用户可获得。挂载延迟是完成挂载操作所花费的时间。

发明内容

在本文中，提供一种方法、系统和计算机程序产品实施方案，和/或其组合及子组合，用于通过提供有效的耗损均衡(WL)以提高闪存存储器的耐久性，以及通过减少挂载延迟以增强闪存存储器的启动性能。

一种实施方案包括一种用于闪存存储器的擦除块(EB)映射方法，所述闪存存储器包括多个物理EB。将包括多个指针的超级系统EB映射到闪存存储器的对应部分中的物理EB中的一个上。将多个系统EB和数据EB中的每个映射到物理EB中未映射到超级系统EB的一个上。系统EB存储系统管理信息，而数据EB存储用户数据。当启动闪存存储器时，扫描对应部分以定位超级系统EB。随后使用指针以定位系统EB，以及使用系统管理信息以定位数据EB。还将一个或更多个预留(reserved)EB映射到物理EB上。预留EB中的每个都是用于再生(reclaim)超级系统EB、系统EB或数据EB的空物理EB。如果在对应部分内没有可获得的预留EB以再生超级系统EB，则首先再生系统EB或数据EB，以在对应部分内生成预留EB。