[发明专利]用于有效地映射虚拟地址和物理地址的装置、系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是下述申请的部分继续申请并要求其优先权：David Flynn等人于2007年12月6日提交的题为“APPARATUS，SYSTEM，AND METHOD FORSTORAGE SPACE RECOVERY IN SOLID-STATE STORAGE”美国专利申请No.11/952,101，通过引用将该申请并入本文中。

技术领域

本发明涉及数据存储，并且更具体地，涉及有效地映射数据存储设备中的虚拟地址和物理地址。

背景技术

传统的数据存储设备(例如磁盘驱动器、光盘驱动器等)通常作为随机存取设备运行以存储数据。随机存取通常能够在同一时间内存取序列中的任意元素。这不同于顺序存取，在顺序存取中，数据被顺序地存储且被顺序地访问。例如，用于存储数据的磁带就是一种顺序存取设备。存取一个数据元素可能耗费不同的时间，这是由于一个数据元素的位置可能离读取头的位置近，而且必须使磁带前进或后退才能到达第二个数据元素，因此，存取另一个数据元素可能消耗更多的时间。由于在随机存取设备中存取每个数据元素的时间需要大约一致，因此，随机存取设备(如存储芯片、磁盘驱动器或固态存储器)作为随机存取设备运行。由于数据存取的可预测性和效率，随机存取是可取的。

通常，文件系统利用初级命令与随机存取存储设备通信。文件系统管理数据的位置。初级命令通常包括命令中的物理地址和数据长度以存储或访问数据。随机存取存储设备中的数据通常可以在读-修改-写操作中更新，其中在特定地址的数据被读取、修改，然后被写入与其存储位置相同的位置。

虽然随机存取设备的概念是可取的，但随机存取可能在某些类型的数据存储中产生问题。例如，随机存取可能造成存储设备中的某些位置比其他位置使用得更多。就这方面而言，随机存取可能在闪存中是有害的，这是因为闪存中的每个存储单元通常仅能使用一定的次数，然后必须对其进行修复或者存储单元变得不可靠。随机存取也可导致存储设备成为散存的存储设备，这可能增加存储存取时间。

数据存储设备(例如闪存和其他固态存储器)的顺序存储可用于缓解与随机存取有关的一些问题。当使用顺序存储时，通常期望具有一些类型的存储空间恢复(垃圾收集)系统以合并有效数据并为数据的顺序存储释放存储区域。通常，存储空间恢复例程将取得选定为恢复的区域中的有效数据。通常在处理选定区域之前，有效数据被移动到另一位置。

一种识别有效数据的方法是在移动有效数据之前，搜索选定区域以识别有效数据在选定区域中的位置。搜索用于将虚拟地址映射到物理地址的单个结构以识别存储在选定区域中的每个数据段是繁琐且无效率的，这是因为大部分虚拟-物理索引被设计为基于可能的虚拟标识符的范围或名字空间内的任一可能的虚拟标识符快速地识别物理地址。

发明内容

从上述讨论可知，显然存在对于有效地映射虚拟地址和物理地址的装置、系统和方法的需要。有利地是，这种装置、系统和方法会提供一种有效方式以从虚拟标识符识别所存储数据的物理地址，并且识别擦除区域中有效数据的量和擦除区域中有效数据的位置。

响应于现有技术的现状，具体地，响应于现有技术中未被当前可用的存储设备所完全解决的问题和需要，本发明被开发出来。因此，本发明被开发以提供一种用于有效地映射虚拟地址和物理地址的装置、系统和方法，其克服了现有技术中的上述全部或大部分缺点。

有效地映射虚拟地址和物理地址的装置具有多个配置为功能性的执行下述必要步骤的模块：使用正向映射从虚拟地址识别物理地址、使用反向映射从物理地址识别虚拟地址和使用反向映射识别擦除区域中的有效数据和无效数据。在所述的实施方式中，这些模块包括正向映射模块、反向映射模块和存储空间恢复模块。

正向映射模块使用正向映射以识别数据段的数据的一个或多个物理地址。从数据段的一个或多个虚拟地址识别所述一个或多个物理地址。在指令到数据存储设备的存储请求中识别数据段。正向映射是将一个或多个虚拟地址映射到存储在数据存储设备中的数据的一个或多个物理地址的映射。一个或多个虚拟地址包括虚拟地址空间内的离散地址，其中，虚拟地址稀疏地位于虚拟地址空间。