[发明专利]实现存储设备损耗均衡的方法及存储设备

说明书

技术领域

本发明涉及数据存储领域，尤其涉及一种实现存储设备损耗均衡的方法及存储设备。 

背景技术

一般来说，存储设备的使用寿命是由存储单元的最大可擦写次数决定的，随着存储单元的擦写次数的增加，该存储单元最终变为只读状态，从而成为坏块。为了延长存储设备的使用寿命，行之有效的方法是在尽量小的影响性能的前提下，均衡使用存储设备中的所有存储单元，而不让某个或某几个存储单元被过度使用，这种均衡使用存储设备中的存储单元的技术成为损耗均衡(wear leveling)技术。 

下面以目前常见的两种非易失性闪存NOR FLASH和NAND FLASH为例说明现有技术中实现损耗均衡的方法： 

NAND FLASH可以达到高存储密度，并且写入和擦除的速度也很快，在大容量数据存储中存在优势，应用广泛。NAND FLASH中的基本存储单元为扇区，扇区也是进行擦写操作的基本单位。扇区的大小为528个字节，其中512字节用于存储数据，16字节用于存储坏块标识和错误校验码(ECC)。 

为了达到损耗均衡的目的，在向NAND FLASH中某个逻辑扇区写入数据后，记录该逻辑扇区已写数据不可用，当需要对该逻辑扇区中的数据进行更新时，不是将该扇区擦除后重新写入更新后的数据，而是将更新后的数据写入其他可用即未保存数据的逻辑扇区。按照该方法，总是将新的数据写入未写入数据的新扇区，直到满足一定的条件时，比如，当前NAND FLASH中不存在可用扇区或可用扇区的数量较少时，才将已保存数据即记录为不可用的扇区统一 进行擦除，以保证NAND FLASH中存储空间的可用性。 

可见，通过上述损耗均衡的方法，NAND FLASH中的扇区能够得到均衡使用，一般不会出现某个或某几个扇区被过度使用的情况。 

NOR FLASH带有随机接入存储器(RAM)接口，有足够的地址引脚来寻址，可以很容易地存取NOR FLASH内部的每一个字节，应用程序可以直接在NOR FLASH内运行，不必再把代码读到系统RAM中，并且传输效率很高，在1～4MB的小容量时具有很高的成本效益。NOR FLASH中每个物理扇区的大小为256个字节，将NOR FLASH的整个存储空间进行逻辑扇区的划分，划分后每个逻辑扇区的大小为256+4个字节，其中，前256个字节用于存储数据，后4个字节用来存放ECC码和扇区号。 

同样的，为了达到损耗均衡的目的，在向NOR FLASH某个逻辑扇区写入数据后，记录该逻辑扇区已写数据不可用，当需要对该逻辑扇区中的数据进行更新时，不是将该逻辑扇区擦除后重新写入更新后的数据，而是将更新后的数据写入其他可用即未保存数据的逻辑扇区。按照该方法，总是将新的数据写入未写入数据的新扇区，直到满足一定的条件时，才将已保存数据即记录为不可用的扇区统一进行擦除。 

可见，通过上述损耗均衡的方法，NOR FLASH中的扇区能够得到均衡使用。 

向扇区中写入数据是指将该扇区中的某些数据位设置成逻辑0；对扇区进行擦除是指将该扇区中的每一数据位都设置成逻辑1。一般在向扇区写入数据前需要将该扇区进行擦除。 

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中存在如下技术问题： 

现有的损耗均衡的实现方案中，为了使得存储单元不被过度使用，在一定的时间内存储设备中总有一些存储单元不可用，使得对存储空间的利用受到了限制，并且实现复杂度也较高。 

发明内容

本发明实施例提供一种存储设备中损耗均衡的方法及存储设备，用于以较低的复杂度解决现有技术中存储设备中的存储单元被过度使用的问题。 

本发明实施例提供一种存储设备中损耗均衡的方法，所述存储设备中存储有逻辑存储单元号与物理存储单元号的对应关系，该方法包括： 

在内存中统计对所述存储设备中的全部或部分物理存储单元的数据擦写操作的次数；在满足预先设定的数据擦写操作次数写入条件时，从在内存中的统计结果和保存在所述存储设备中统计结果记录区的物理存储单元的数据擦写操作次数中，选取数值最大的N个物理存储单元的数据擦写操作次数；所述N为大于0的整数；利用选取到的物理存储单元的数据擦写操作次数更新所述统计结果记录区；从所述统计结果记录区中读取对第一物理存储单元的数据擦写操作次数的统计结果，第一物理存储单元为所述对应关系中第一逻辑存储单元号对应的第一物理存储单元号所标识的物理存储单元；