[发明专利]一种Nand－Flash存储系统的管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机存储系统的管理方法，尤其涉及计算机Nand-Flash(非易失闪存)存储系统的管理方法。

背景技术

Nand-Flash存储系统是一种非易失闪存存储系统，Nand-Flash存储系统具有很快的写入和擦除速度，主要功能是存储资料，其在U-盘、数码相机、MP3、MP4、手机、GPS接收装置等手持移动装置中得到了广泛的应用。

传统的Nand-Flash存储系统是主要基于单层单元(SLC，即Single LayerCell)Flash器件的存储系统，但是近两年随着Flash器件工艺的改进，不但原有的基于单层单元(SLC)Flash器件的Nand-Flash存储系统在访问控制上有了变化，还出现了新型的基于多层单元(MLC，即Multiple Layer Cell)Flash器件的Nand-Flash存储系统，并且由于后者在相同成本下有两倍的容量优势，将替代基于单层单元(SLC)Flash器件的Nand-Flash存储系统。传统单层单元Flash器件与基于多层单元(MLC)Flash器件在物理接口和内部特性上都有很大不同，因此传统Flash器件存储系统的存储管理方法在速度和稳定性上都已不能与新型Flash器件相适应。例如，现有技术关于对基于单层单元(SLC)Flash器件的Nand-Flash存储系统的管理方法中，使用了前向链表和页替换写入的技术，来实现闪存的逻辑物理地址转换，该技术的不足之处在于：其中使用前向链表就必须发生物理页面的局部写入和再次写入，不能使物理页面一次性写入；而其中使用的页替换写入的技术会导致同一物理块内的页面非顺序写入。在新型的基于多层单元(MLC)Flash器件的Nand-Flash存储管理方法中，上述页面的局部写入和再次写入以及同一物理块内的页面非顺序写入这样的访问是受到严格限制的，因为其无法保证数据的完整性。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种基于多层单元(MLC)Flash器件的Nand-Flash存储系统的管理方法，其既能满足物理页面一次性写入的要求，又能保证同一物理块内的页面按顺序写入，从而在实现闪存的逻辑物理地址转换时，能保证数据的完整性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种Nand-Flash存储系统的管理方法，动态的将多个物理块对应到一个逻辑块，把每个物理块看成一个节点，节点的序号就是这个物理块的块号，对应同一个逻辑块的N个物理块或N个节点，按照先后顺序连接成一个双向链表——逻辑块链表；在每个物理块的第一物理页的扩展区域，分别存放该物理块所对应的逻辑块号和该物理块在逻辑块链表中前一个节点所对应的物理块的块号；在系统初始化时，通过存放的上述信息，重建出所述逻辑块链表；在模块正常工作时，依据所述双向链表进行数据的读写操作：在对该Nand-Flash存储系统进行写操作时，对逻辑块链表进行正向搜索；在对该Nand-Flash存储系统进行读操作和回收操作时，对逻辑块链表进行反向搜索；所述读操作、写操作以及回收操作时，逻辑页号和物理页号是相同的，不做另外的映射；每个物理块可以全写满，也可以被局部写入，但必须满足局部写入页的顺序是物理页号从小到大的顺序；

所述逻辑块号是指模块面像上层调用所虚拟出来的块号，其中模块是指整个Nand-Flash管理系统在上层系统看来只是一个标准的块设备，即以块为单位，每个单位为可以单独读写的存储设备；所述的逻辑页号，是指逻辑地址对应在逻辑块内的页号；所述的物理页号，是指Nand-Flash存储器物理块内的页号，属于Nand-Flash管理系统的存储区中用于寻址的编号。

进一步，依据所述双向链表进行数据的写操作时，所述对逻辑块链表进行正向搜索的具体步骤如下：

(1)、使每个逻辑页写入的物理页号与逻辑页号一致；

(2)、在逻辑块链表中的每个物理块可以全写满，也可以局部被写入，但必须满足每个物理块最后一个被写入的页前面的所有页也被写入过，它后面的所有页都是空闲页。

(3)、依据所述双向链表进行数据的写操作时，在所述双向链表对应的逻辑块链表中从前往后搜索，只要找到该逻辑块链表上最大已使用物理页号小于所请求写入的逻辑页号的第一个物理块，就直接将数据写入与所请求写入的逻辑页号为相同页号的物理页；如果请求写入的逻辑页号小于该逻辑块链表的最后一个物理块的最大已使用物理页号，则在逻辑块链表上新添加一个空闲物理块，将所请求写入的逻辑页之前的所有有效页数据复制到当前新空闲物理块对应的物理页面中，再在所请求写入的逻辑页页号相同的物理页上写入数据。