[发明专利]延长闪存驱动器使用寿命

说明书

背景

在读写机械硬盘驱动器上的各个位置时，由于硬盘驱动器头在盘上从 一个位置到另一位置移动所需要的寻道时间，通常涉及等待时间。然而， 闪存是没有移动部分的固态记录机构，并且因而具有比机械硬盘更快的读 访问时间。这是因为从闪存驱动器读不遭受由于头寻道时间而引起的等待 时间，而这通常是机械硬盘驱动器的情况。为此，从闪存驱动器读可比从 机械驱动器读快10倍。这一改进的读速度是闪存驱动器在许多计算使用中 替换机械硬盘驱动器的一个原因。

典型的闪存驱动器中的存储器空间以区域或被称为单元的阵列来组 织。闪存的限制是尽管它可被随机读写，但它只可被块擦除或清除。在闪 存驱动器中的单元上执行有限次数的作为写/重写过程的一部分的清除操作 之后，该单元可能随时间在物理上磨损。通常，磨损一单元所需的清除操 作循环的数量范围大约在100,000到1,000,000次清除操作。

通常，在单元中的数据需要被重写时，旧数据被标记为无效的，并且 替换数据被写到该单元中的可用区域。在该单元中没有空间可用时，该单 元被块清除，并且新数据连同在该单元被清除之前从中复制出来的有效数 据一起随后被写到该经清除的单元。该清除释放了该单元的先前无效的部 分，以使之可被再次写入。这一用于将数据写入闪存驱动器的过程仅仅是 闪存驱动器中所采用的、致力于限制对单元执行的清除操作的数量的一种 “磨损均衡(wearleveling)”技术。

随着闪存驱动器正变得更大并且更常见，它们越来越多地用作补充存 储并且还代替机械盘驱动器用作主存储介质。因为对闪存驱动器的这一增 加的依赖，与特定程序和/或应用程序一起使用将使得闪存驱动器中的各单 元压力过大。尽管采用了当前的磨损-均衡技术，但这仍将导致闪存驱动 器的缩短的使用寿命。缩短的使用寿命是不合需要的，尤其是在闪存用作 主存储时。

因此，解决闪存驱动器的以上缺点和缺陷中的某一些的技术将是有利 的。

概述

提供本概述是为了以简化的形式介绍将在以下详细描述中进一步描述 的一些概念。该概述不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征， 也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

在用于过滤闪存驱动器的输入/输出操作的计算机实现的方法中，接收 定向到闪存驱动器的输入/输出请求。确定该输入/输出请求是否与大容量写 操作相关联。如果该输入/输出请求与大容量写操作相关联，则选择要执行 的闪存驱动器输入/输出管理动作。所选闪存驱动器输入/输出管理动作可包 括诸如但不限于以下动作的管理动作：管理作为该输入/输出请求的结果来 写入的数据的压缩；管理作为该输入/输出请求的结果来读出的压缩数据的 解压；管理该输入/输出请求的缓冲；或管理该输入/输出请求到外围固态存 储驱动器的重定向。如果该输入/输出请求不与大容量写操作相关联，则该 输入/输出请求被转发到闪存驱动器。

闪存驱动器输入/输出操作的过滤和定向到闪存驱动器的大容量写操 作的管理一起运作，以减少否则将在正常操作的过程中被写到闪存驱动器 的写操作。对闪存驱动器的写操作的这一降低减少了对闪存驱动器中的各 单元所执行的清除操作，从而延长了该闪存驱动器的使用寿命。

附图描述

合并在本说明书中并形成其一部分的附图示出了用于延长闪存驱动器 使用寿命的技术的各个实施例，并且与本说明书一起用于解释以下讨论的 原理：

图1是可结合本发明的用于延长闪存驱动器使用寿命的技术的各实施 例来使用的示例计算机系统的图。

图2示出根据本发明的技术的一个实施例的示例闪存驱动器过滤器。

图3是根据本发明的技术的闪存驱动器过滤器的一个实施例来执行的 操作的流程图。

图4示出根据本发明的技术的一个实施例来执行的缓冲管理动作的一 个示例。

图5示出根据本发明的技术的一个实施例来执行的缓冲管理动作的另 一个示例。

图6是根据本发明技术的一个实施例来执行的操作的流程图。

图7是根据本发明的技术的一个实施例来执行的操作的流程图。

除非具体注明，否则本说明书中所引用的附图应被理解为不是按比例 绘制的。

详细描述