[发明专利]包括闪存的存储系统和存储控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于减少闪存中存储的数据的容量的技术。

背景技术

闪存的位成本比磁盘的位成本更昂贵，并且这样存在减少存储的数据的容量并且增加表观容量的强烈需要。

另外，在重写数据时，闪存(例如，NAND闪存)的存储器特性使得不可能向其中原先存储了这一数据的物理区域直接覆写这一数据。为了向其中已经存储了数据的物理区域写入新数据，有必要按照被称为“块”的单位(该单位是闪存删除单位)执行删除过程并且随后写入数据。出于这一原因，在将重写数据的情况下，通常未向其中原先存储了这一数据的物理区域写入新数据，而是向不同物理区域写入数据。在向多个物理区域写入具有相同写入目的地逻辑地址的数据并且块变满时，向不同块写入在这一个块以内的最新数据(有效数据)，并且执行过程以通过关于充满无效数据的块执行删除过程(用于删除块中存储的数据的过程)使这一个块可用(使这一个块为空块)。这一过程将在下文中被称为“回收过程”。出于这一原因，在配备有一个或者多个闪存的包(下文称为闪存包)中，提供从物理地址层分离的逻辑地址层作为表现为在闪存包以外的地址层。根据需要改变向物理地址分配的逻辑地址。另外，逻辑地址在物理地址改变时不变。出于这一原因，使用相同逻辑地址的数据访问从闪存包以外进行是有可能的。因而，可以维持可用性。

接着，将描述用于减少存储的数据的容量的技术。一般而言，压缩技术是用于减少存储的数据的容量的典型技术。近年来，被称为容量虚拟化技术的技术已经变成被认为是用于减少存储的数据的容量的技术。容量虚拟化技术用于向在存储系统以外的装置(例如，主机)示出比包括存储系统的存储设备的物理容量更大的虚拟容量，并且由存储系统控制器(下文称为存储控制器)实现。这一技术利用如下特性，按照该特性，在用户实际使用存储系统时相对于用户定义的用户卷(如从用户的观点来看的逻辑卷)的容量实际存储的数据数量很少达到这一用户卷的存储容量(用户定义的容量)。也就是说，在未运用容量虚拟化技术的存储系统中，在定义卷时分配定义的物理容量，而在其中运用容量虚拟化技术的存储系统中，当在存储系统中实际存储数据时首先分配物理容量。根据这一点，可以减少存储系统中消耗的存储容量(分配的存储容量)，并且此外还可以增强可用性，因为用户无需严格定义用户卷的容量(例如，因为可以简单地定义充足容量)。

专利文献1公开如下系统，在该系统中，在包括耦合到大量闪存包的存储控制器的存储系统中，存储控制器和闪存包二者配备有容量虚拟化技术。在专利文献1中，存储控制器拥有的容量虚拟化技术被称为“更高级容量虚拟化技术”而闪存包拥有的容量虚拟化技术被称为“更低级容量虚拟化技术”以在二者之间区分。

出于这一原因，闪存包可以向存储控制器表现为具有比闪存的实际物理容量更大的容量。在容量虚拟化技术中，在已经写入数据时分配的物理存储区域被称为页面。在专利文献1中，在已经写入数据时分配的物理存储区域在根据存储控制器实现的更高级容量虚拟化技术中被称为“页面”。然而，在已经写入数据时分配的物理存储区域在根据闪存包实现的更低级容量虚拟化技术中被称为“块”，该块是闪存的删除单位。一般而言，页面的大小高度地多样化，但是在专利文献1中，页面的大小大于块的大小。

在删除单位来自闪存时，它一般如以上提到的那样被称为“块”，并且在块以内的读取／写入单位被称为“页面”。自然地，块的大小在闪存中大于页面的大小。然而，在专利文献1中，用词“页面”不是闪存读取／写入单位，而是表示根据更高级容量虚拟化技术分配的物理存储区域。另外，在本说明书中，用词“页面”也表示根据更高级容量虚拟化技术分配的物理存储区域而不是闪存读取／写入单位。闪存读取／写入单位将在本说明书中被称为“段”

然而，根据本发明的存储系统未必必须具有更高级容量虚拟化技术。此外，通常当在存储设备中存储用户数据之前使用具体模式(例如，全0)执行格式化。在专利文献2中，在格式化时间向其中写入具体模式的页面打开。在专利文献1中，存储系统向闪存存储设备通知全0写入目的地，并且闪存存储设备实行控制以使得未向这一写入目的地分配块。

引用列表

专利文献

PTL1：WO2011／010344

PTL2：日本专利申请公开号2007-199922

发明内容

技术问题

在使用闪存作为存储介质的大容量存储系统中，闪存芯片的数目将达到数万个。出于这一原因，典型配置是如下配置，在该配置中，配备有数百个芯片的数百个闪存包耦合到存储控制器。