[发明专利]在磁数据存储设备中利用按需奇偶扇区的纠错

说明书

相关申请

本申请的主题涉及提交日为2012年10月4日、序列号为13645309的共同未决申请“SCALABLE REPAIR BLOCK ERROR CORRECTION FOR SEQUENTIAL MULTIPLE DATA BLOCKS IN A MAGNETIC DATA STORAGE DEVICE”，因此通过引用将其并入。

本申请的主题还涉及提交日为2013年11月6日、序列号为14/072,923的共同未决申请“TRACK-BAND SQUEEZED-SECTOR ERROR CORRECTION IN MAGNETIC DATA STORAGE DEVICES”的主题。

技术领域

本发明的实施例涉及磁数据存储设备中的纠错技术。

背景技术

使用磁介质的传统盘驱动器、以被间隔开的同心轨道来组织数据。叠瓦式写入(shingled writing)的概念是磁记录的一种形式，并且作为增加磁记录的面密度的一种方式而提出。在叠瓦式写入磁记录(shingle-written magnetic recording，SMR)介质中，相邻的轨道的区域(带)被写入，以致与一个或多个先前写入的轨道重叠。SMR记录技术假定写入头(write head)的有效写入路径比轨道间距(track pitch)宽。不同于能够以任意次序写入的传统上分开的轨道，叠瓦式轨道必须顺序地写入。SMR盘表面上的该叠瓦式轨道被组织成多个叠瓦式区域(也被称为I区域)。当写入到叠瓦式结构中时，不能适当地更新单独的轨道或扇区，因为那将盖写并破坏重叠的轨道。SMR驱动器也能够包括以非重叠结构来写入的非叠瓦式区域，使得能够适当地更新单独的轨道和扇区，这便于在将一些数据记录写入到叠瓦式区域之前对它们进行暂存(stage)。所谓的E区域(异常区域)用于短期存储、缓存或暂存最终将被写入到叠瓦式区域的数据。SMR驱动器依赖于将逻辑块地址(LBA)链接到物理块地址(PBA)的间接映射。例如，在将与具体的LBA相对应的数据扇区从E区域移动到I区域时，更新间接映射。

盘驱动器中的ECC用于检测和纠正在数据元素丢失或已知为有故障时发生的错误和擦除。传统上，以扇区为基础、使用在扇区数据被写入时被附加到扇区数据的冗余位来执行ECC。可以通过包括被附加到每个扇区中的数据的检查符号(check symbol)来实现每个扇区的简单错误检测能力。这些扇区ECC方法对于诸如流传输音频视频(AV)这样的一些盘驱动器应用并不理想，并且SMR架构呈现另外的ECC问题。

Richard New等人的美国专利申请20110075292(2011年3月31日)描述带(band)在日志结构的(log-structured)文件系统中建立各自的段(segment)的SMR驱动器。通过存储在ECC块的每个部分写入之后的中间ECC奇偶状态，实现每个段(带)内的大的纠错(ECC)块大小。在该情况下，ECC块大小跨越多个物理扇区，并且由于更大的ECC模块大小，纠错码更加高效并且能够纠正盘上的更大的缺陷错误。可以以多种不同的方式来实现ECC码，这对设计ECC码的领域的技术人员是已知的。

给Kasiraj等人的美国专利7,490,212(2009年2月10日)描述用于SMR驱动器的ECC，其可用于在大于传统的512字节块大小但是小于带大小的交易(transaction)数据块中的视频数据的记录和回放。大物理扇区可以被用于提高格式化效率，并且大ECC码字大小(大于交易块大小)可以被用于提高可靠性而不影响系统的读取-修改-写入性能。为了做到这一点，盘驱动器保存每个交易块的连续的部分写入之间的累积ECC奇偶状态，以便使用在第一写入操作中计算出的奇偶性来产生用于随后的写入操作的奇偶性。例如，交易块大小可能是一兆字节，并且ECC可能跨越整个带。每当交易块被写入、逐渐充满带时，维持ECC的累积奇偶状态，使得在该带中的最后的交易块的结束时，ECC奇偶性可以被写出。这提供了非常长的ECC块大小，并且因此提供了一种对缺陷和错误可复原的非常有效的ECC码。ECC码可以非常简单，诸如通过对带中的物理扇区中的所有数据进行异或运算而得到的单个奇偶扇区。这提供了针对带内的单个扇区故障的保护。然而，使用异或运算，纠错块是只能纠正一个数据块而不可缩放的奇偶扇区。