[发明专利]使用闪存的存储系统

说明书

本申请是2006年12月19日递交的、申请号为200610168702.6、发明名称为“使用闪存的存储系统及其平均读写方法和平均读写程序”的中国专利申请的分案申请。 

技术领域

本发明涉及一种能够在多个闪存存储器模块之间进行平均读写的使用闪存存储器的存储系统。 

背景技术

本申请请求2006年3月29日提交的、申请号为2006-092217的日本专利申请的利益，在此处通过参考而引入其公开。 

用于存储数据的系统(以下简称“存储系统”)通常包括随机存取非易失性存储介质。随机存取非易失性存储介质包括，例如磁盘或光盘。近来，常见的存储系统具有许多光盘驱动器。 

当各种半导体技术进一步提高时，开发了诸如闪存存储器之类的非易失性半导体存储器，在这种非易失性半导体存储器上能够对数据进行擦除。闪存存储器是一种半导体存储器，其是用作只读存储器(ROM)以及既可读又可写的随机存取存储器(RAM)的非易失性存储器。与具有许多小光盘驱动器的存储系统相比，把闪存存储器作为存储介质的存储系统在使用寿命、功耗节约以及存取时间上比较出色。 

此处将给出对闪存存储器的说明。 

通常，由于其属性的原因，不能把数据直接重写到闪存存储器上。也就是说，为了把数据重写到闪存存储器上，不得不把存储在闪存存储器上的有效数据转移到其他位置。因此，在逐个存储块的基础上(on block by blockbasis)对存储数据进行擦除。此后，把其他数据写入到已经擦除了数据的每个存储块中。存储块表示每次擦除数据的的单位存储区域。 

在闪存存储器中，例如，其中擦除了数据的存储区域总是设置为“1”。因此，当重写数据时有可能通过二进制比特转换把“1”重写为“0”。然而，除非擦除了存储数据，否则不可能直接把“0”重写为“1”。为了把数据重写到闪存存储器上，擦除了闪存存储器的整个存储块。因此，当把数据重写到闪存存储器上时，闪存存储器总是需要进行存储块擦除。 

闪存存储器有存储块擦除次数的限制。例如，保证了存储块擦除次数高达每个存储块100,000次。如果特定存储块由于密集地进行数据重写的原因而经历了过多的擦除次数，那么就会变得再也不可能对该存储块中的数据进行擦除，这会引起问题。因此，在使用闪存存储器作为存储介质的存储系统中，必须准备平均读写处理以防止在特定存储块上出现密集的擦除次数。 

JP-A-8-16482中公开了一种平均读写方法，其中存储系统采用映射管理方法以便提供主机与闪存存储器之间的存储块联系关系(block associationrelationship)的灵活性，以解决当计算机访问逻辑存储块时由逻辑存储块单方面地(one-sidedly)选择闪存存储器的物理存储块的问题。在这个方案中，这种常规存储系统对主机访问的每个逻辑存储块的写入次数，以及由存储系统擦除的每个物理存储块的擦除次数进行管理。如果存在写入次数过大的逻辑存储块和擦除次数过大的物理存储块；以及写入次数较小的逻辑存储块和擦除次数较小的物理存储块，则以下述方式来提供映射，即，允许写入次数过大的逻辑存储块对应于擦除次数较小的物理存储块，并且允许写入次数较小的逻辑存储块对应于擦除次数过大的物理存储块。 

通常，闪存存储器模块(以下简称“PDEV”)是由存储器控制器和多个闪存存储器芯片构成的，并且该存储器控制器提供与上述常规方案相同的平均读写处理。在大规模存储系统中，可以想到作为存储介质的许多闪存存储器彼此相连接以建立大容量存储器。在这种情况下，通过利用控制器来为每个闪存存储器提供平均读写。然而，在其中特定闪存存储器模块经历了密集的重写次数的情况中，当闪存存储器模块的擦除次数愈加增大时，模块损耗越快。为了防止特定模块上的擦除次数增大，需要在多个闪存存储器模块之间提供平均读写。 

如果把上述平均读写方案施加于具有与之相连接的许多闪存存储器的存 储系统，则会存在闪存存储器模块中的存储器控制器会遮蔽闪存存储器芯片中的物理存储块的问题，这将防碍存储系统中的存储控制器管理每个物理存储块的擦除次数。 

此外，如果把常规平均读写方案应用于在闪存存储器模块中不使用存储器控制器(那就是说，不为每个闪存存储器模块提供平均读写)的整个存储系统上，则存储系统必须整体地管理非常多的物理存储块的擦除次数，导致管理负担的增加和存储系统性能的恶化。