[发明专利]垃圾回收操作的管理机制

说明书

本发明涉及一种用于管理一快闪存储器上的一垃圾回收操作的方法，包含：计算该快闪存储器中的一总体备用区域，该总体备用区域包含该快闪存储器中的多个备用区块里的备用区域，和主机写入命令写入的使用者数据所对应的一个或多个目标区块里的备用区域、该垃圾回收操作写入的有效数据所对应的一个或多个目的区块里的备用区域、以及该垃圾回收操作读取的有效数据所对应的一来源区块里的备用区域中的至少两者；根据该总体备用区域，决定一调整因子；以及根据一垃圾回收操作对主机命令的基本比例和该调整因子，对该来源区块执行该垃圾回收操作。

技术领域

本发明关于快闪存储器，尤指用于管理快闪存储器上的垃圾回收操作的方法与控制器，以及相关储存装置。

背景技术

快闪存储器在先天上并不支援覆写操作。当需要将已储存在快闪存储器中的旧数据替换成新数据时，新数据将被写入新位置，而旧位置中的数据则变为无效。因此，当覆写旧数据的需求重复发生时，无效数据的数量也随之增加。为了确保快闪存储器中具备充足的储存空间来保存数据，需要将无效数据抹除。通常来说，快闪存储器依靠垃圾回收(Garbage Collection,GC)操作来释放无效数据所占用的空间。

垃圾回收操作从快闪存储器中选择一来源区块，并且仅将有效页(即，具有有效数据的页(Page))从来源区块上复制到目的区块。当所有的有效页都被复制到目的区块后，来源区块将被抹除，从而变成可供数据写入的备用区块。

由于垃圾回收操作属于快闪存储器装置的内部行为。因此，存储器控制器需要一边基于垃圾回收操作进行有效数据的传输，也需要一边基于主机命令(host command)来处理使用者数据的写入。这意味着一旦垃圾回收操作操作发生，将会对主机命令下达的写入操作有所限制，并导致对主机命令的响应时间不稳定，从而引发快闪存储器的写入性能下降。有鉴于此，本领域需要一种管理垃圾回收操作的机制。

发明内容

如前所述，本发明目的之一在于提供一种机制，管理快闪存储器上的垃圾回收操作。其中，本发明实施例基于一垃圾回收启动临界值，决定启动垃圾回收操作的时机，以及根据备用区块的当前数量来调整“垃圾回收操作对主机命令”的写入比例。在这样的实施例中，圾垃回收操作的启动取决于，快闪存储器中备用区块的当前数量，是否小于该垃圾回收启动临界值，而非取决于快闪存储器转换层(Flash Translation Layer,FTL)所维护的目标备用区块数。这样可以避免垃圾回收操作频繁地启动和结束，以免过度影响对主机命令的响应时间。本发明实施例还基于来源区块和一个或多个候选来源区块的总体有效页百分比，决定“垃圾回收操作对主机命令”的基本比例。在这样的实施例中，考虑了一个或多个候选来源区块，并且平缓不同来源区块间的有效页百分比变化。因此，“垃圾回收操作对主机命令”的基本比例和“垃圾回收操作对主机命令”的写入比例的变化可以更加缓和，从而使快闪存储器对主机命令的响应时间更加稳定。本发明实施例还以较小的单元来估计快闪存储器的总体备用区域。在这样的实施例中，可以以较小的单位(例如4K位元组)而不是以区块为单位，估计快闪存储器的备用区域。由于备用区域的变化以较小的单位被反映出来，因此可以透过更精细的方式，调整与备用区域大小息息相关的“垃圾回收操作对主机命令”的写入比例，并且也可减少对主机命令的响应时间的影响。

本发明之一实施例提供一种用于管理一快闪存储器上的一垃圾回收操作的方法。该方法包含：计算该快闪存储器中的一总体备用区域，该总体备用区域包含该快闪存储器中的多个备用区块里的备用区域，和主机写入命令写入的使用者数据所对应的一个或多个目标区块里的备用区域、该垃圾回收操作写入的有效数据所对应的一个或多个目的区块里的备用区域、以及该垃圾回收操作读取的有效数据所对应的一来源区块里的备用区域中的至少两者；根据该总体备用区域，决定一调整因子；以及根据一垃圾回收操作对主机命令的基本比例和该调整因子，对该来源区块执行该垃圾回收操作。