[发明专利]提高地址映射表中映射信息密度的方法

说明书

本发明公开了一种提高地址映射表中映射信息密度的方法，可以提高基于缓存部分映射信息的页映射方案中缓存映射表的命中率，提高闪存转换层的读写性能，在不增加位于内存中的缓存映射表里表项数量的前提下，将在逻辑地址和物理地址上都连续、相邻的映射记录进行合并产生一条映射条目，这样一条映射条目可以表示多个逻辑地址到物理地址之间的映射关系，插入缓存映射表内的是一条条映射条目而不再是一条条只能表示一个逻辑地址到物理地址之间映射关系的映射记录，以此在不增加缓存映射表对内存的占用的前提下增加缓存映射表中存储的映射记录数量，能显著增加缓存映射表的命中率，提高闪存转换层的读写效率，可广泛应用于各种系统的NAND Flash存储器的管理。

技术领域

本发明涉及数据存储技术领域，尤其涉及一种提高地址映射表中映射信息密度的方法。

背景技术

NAND Flash是一种具有非易失性的半导体存储器，不会因断电而造成丢失存储在上面的数据丢失，由于NAND Flash存储器的内部不存在机械部件，因此具有功耗低、发热小、重量轻、尺寸小、抗震好等传统的机械磁盘存储器不具有的优点，其随机读写性能更是远高于传统的机械磁盘存储器。随着闪存存储容量瓶颈的突破，性能的优化以及成本的下降，NAND Flash存储器已经变成非常重要的数字存储介质。

NAND Flash由许多块(Block)组成，每个块又由若干页(Page)组成，其中页是读数据和写数据的最小单位，块是擦除的最小单位。在对NAND Flash进行写操作的时候，首先要将该页所在的块进行擦除，否则无法对该页进行写入操作。因此闪存有三种基本操作：读、写、擦除。

NAND Flash的三种操作有着不一样的性能，读的性能最好，写性能次之，擦除性能最差。读操作的速度最快，读取一个页大约需要几十微秒左右的时间，写操作速度慢于读操作，写入一个页大约需要几百微秒左右的时间，而擦除操作则非常耗时，擦除一个块大约需要几个毫秒时间。

NAND Flash的块的擦除次数都是有限的，一旦超过了其最大的擦除次数，存储在上面的数据就可能变得不可靠。

更新NAND Flash的某个页中存储的数据时，必须要先使用擦除操作将该页所在的块进行擦除，擦除是毫秒级的操作，相对于微秒级的写操作是一个极为耗时的操作，因此如果同样采用本地更新(In-Place Update)的方式，会严重降低闪存的写速度。此外，如果某块上的数据被频繁地本地更新会导致该块因被不断擦除而迅速达到其使用极限。因此，在实际使用中，NAND Flash更新数据时采用异地更新(Out-Place Update)的方式，所有的更新数据不会被写入到原来页中，而是重新写入到其他被擦除的页(空闲页)中去。NANDFlash的存储资源是按照页编号为物理地址的方式分配管理的，随着有效数据在NANDFlash上存储位置发生变化，逻辑到物理的映射关系不可能通过建立表达式计算获得，需要通过建立映射表来提供文件系统对数据的寻址。因此，引入闪存转换层映(FlashTranslation Layer，FTL)、通过FTL来实现地址映射机制来记录逻辑地址和数据实际存储的物理地址之间的映射关系成为目前主流的闪存管理方案。

为了实现快速寻址，映射表一般被部分或全部缓存在内存之中称为缓存映射表，如何既能减少缓存映射表对内存的占用又能让请求可以通过缓存映射表完成直接寻址是闪存转换层需要解决的问题。

根据地址映射粒度的不同，可以将建立缓存映射表方法分成四种：页映射(PageMapping)、块映射(Blocking Mapping)、混合映射(Hybrid Mapping)、基于缓存部分映射信息的页映射(Cached Page Mapping)。

页映射是以页为单位进行地址映射，在内存中保存基于页的映射表，每一个逻辑页都有一项与之对应的物理页，需要在映射表中用一条映射记录来保持，一条映射记录在映射表中占用一条映射表项，页映射方法灵活性高，但由于需要为每个逻辑页面建立地址映射表项，导致映射表占用内存大。