[发明专利]固态硬盘及其掉电保护方法、系统

说明书

技术领域

本发明涉及固态硬盘及信息存储领域，尤其涉及一种固态硬盘及其掉电保护方法、系统。

背景技术

现有固态硬盘所用Nand Flash芯片主要为MLC(Multi-Level Cell，多层单元)型Nand Flash芯片，而对于大多数MLC型Nand Flash芯片而言，有两个显著的特点：一、同一单元里的两个位被分配在不同的两个页中，从而这两个页具有强耦合性，如果破坏其中的高位页，那么低位页的数据也将被损毁。二、通过专用技术和软件管理技术可以将MLC型Nand Flash转化为SLC(Single Layer Cell，单层单元)型Nand Flash。

目前固态硬盘都通过多个Nand Flash控制器作为多个通道并行使用，从而达到高数据吞吐量，同一时刻存在大量的Nand Flash读写操作。在系统意外掉电时，由于大量同一时刻存在大量的Nand Flash写操作，当电源不能保证Nand Flash写操作的完成时再断电，不仅会破坏当前写入页的数据完整性，而且会破坏跟当前页相关的耦合页的数据。为了解决该问题，出现了固态硬盘掉电保护机制。

图1为传统掉电保护技术结构示意图，当固态硬盘所在系统主电源101上电后，系统进入工作状态，电源切换控制模块102被初始化在主电源工作状态，掉电检测模块103启动掉电检测，电源充电模块104控制备用电源105进入充电模式。当固态硬盘意外掉电时，掉电检测模块103会监测到该事件，电源切换控制模块102将固态硬盘供电切换到备用电源105，备用电源105将供电给固态硬盘，从而固态硬盘会将数据写入操作完成，避免写入操作被打断，从而保护数据完整性。

但由于备用电源会产生意外失效的问题，为解决该问题现有技术提出了另外一种掉电保护机制，即当一级备用电源失效时，切换到二级备用电源，由二级备用电源为固态硬盘提供掉电保护。其虽然解决了因一级备用电源失效导致的问题，但也增加了固态硬盘的硬件成本和复杂度。而且二级备用电源同样存在失效问题，仍然存在破坏数据完整性。这类技术方案都集中解决系统中缓存的数据如何写入闪存的问题，且只能降低电源失效而导致数据破坏的几率，没有真正解决耦合页的数据被破坏的问题。

综上可知，现有固态硬盘掉电保护机制在实际使用上，显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种固态硬盘及其掉电保护方法、系统，其能在不增加硬件设计成本和复杂度的基础上，通过专用软件技术解决因异常掉电导致Nand Flash中耦合页的数据被破坏的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种固态硬盘掉电保护方法，所述方法包括如下步骤：

固态硬盘写入数据时，进行自适应数据备份计算并判断是否进行数据备份；

若需要进行备份，则将数据备份到SLC型存储区后再写入MLC型存储区，否则直接将数据写入MLC型存储区；

固态硬盘上电时，根据数据备份信息进行数据恢复。

根据本发明的固态硬盘掉电保护方法，所述进行自适应数据备份计算并判断是否进行数据备份具体为：

获取当前写入数据所对应的闪存阵列中的页号，并查询自适应数据管理表，若所述当前写入数据所对应闪存阵列的页为低位页则需要进行将数据备份，若所述当前写入数据所对应闪存阵列的页为高位页则不需要进行数据备份；

所述自适应数据管理表记录了逻辑地址到物理地址的映射关系。

根据本发明的固态硬盘掉电保护方法，将数据备份到SLC型存储区之前还包括：将特定MLC型存储区转换SLC型存储区，根据自适应数据管理表进行映射计算获得SLC型存储区的物理地址。

根据本发明的固态硬盘掉电保护方法，所述根据数据备份管理表进行数据恢复包括：

扫描闪存阵列，获取闪存类型转换管理信息、数据备份信息以及异常中断信息；

初始化闪存类型管理表以及数据备份管理表，所述闪存类型管理表记录了MLC型存储区转换为SLC型存储区的转换信息，所述数据备份管理表记录了用于数据备份的物理页、所述物理页对应的逻辑地址、原始数据的物理地址以及备份状态信息；

根据所述异常中断信息判断上次掉电是否为意外掉电，若是则根据所述数据备份管理表进行数据恢复，否则根据最后一次数据写入情况决定是否读取其中耦合页进行缓存。

根据本发明的固态硬盘掉电保护方法，根据最后一次数据写入情况决定是否读取其中耦合页进行缓存具体为：