[发明专利]非易失性存储器装置及其垃圾收集方法

说明书

非易失性存储器(NVM)装置及其垃圾收集方法。所述NVM装置包括NVM以及控制器。控制器耦接至NVM。控制器依照主机的写入命令的逻辑地址而存取NVM。控制器可以进行垃圾收集方法来释放无效数据所占据的空间。所述垃圾收集方法包括：依照数据的热门程度而将NVM的多个实体块分群为多个层，将这些层中的一个较热层的一个已写满来源块中的有效数据搬移至这些层中的一个较冷层的一个未写满目标块，以及抹除所述较热层的此已写满来源块以释放空间。

技术领域

本发明涉及一种存储器装置，且特别涉及一种非易失性存储器装置及其垃圾收集方法。

背景技术

与传统的硬盘机(hard disk drives)相比，由于快闪存储器(flash memory)存储设备的读/写性能佳且功耗低，使得快闪存储器被广泛应用于数据存储系统中。然而，将数据写入快闪存储器的关键因素是写入放大(Write Amplification，WA)。写入放大会影响快闪存储器的性能和耐久性。当主机对快闪存储器存储设备发出一个写入命令时，快闪存储器存储设备会将此主机写入命令转换(或解码)为多个内部写入动作/指令，以便完成此主机写入命令。所述“将一个主机写入命令转换为多个内部写入动作/指令”即为写入放大。写入放大主要是为了内部写入操作，例如垃圾收集(garbage collection)、磨损平衡(wearleveling)和/或其他快闪存储器管理性写入操作，以便管理数据更新和存储耐久性(storage endurance)。

写入放大的操作主要分布于垃圾收集。垃圾收集可以将一个已写满的实体块(block，在此称为来源块)中的有效数据(valid data)搬移至另一个未写满的实体块(从自由池中取出的实体块，在此称为目标块)。完成垃圾收集后，逻辑块地址(Logical BlockAddress，LBA)将从来源块改映射至目标块，而此来源块将被抹除(erased)并且被丢回到自由池中。垃圾收集的主要目的是要将有效数据聚集在一起，并将无效数据所占据的记忆空间释放给新的写入请求。

垃圾收集的效率取决于主机写入工作负荷(host write workloads)。在实际的主机写入工作负荷中，通常有一些数据被更频繁地存取与更新。这些被频繁存取与更新的数据通常被称为热数据(hot data)。相较之下，其他数据的存取与更新可能较不频繁。存取与更新较不频繁的数据通常被称为冷数据(cold data)。已知的非易失性存储器装置往往将冷数据与热数据混合在一个相同的实体块中。将冷数据与热数据混合在一个相同的实体块中，其往往导致垃圾收集的效率降低，进而导致更高的写入放大。

发明内容

本发明提供一种非易失性存储器装置及其垃圾收集方法，以提升垃圾收集的效率。

本发明的实施例提供一种非易失性存储器装置。所述非易失性存储器装置包括非易失性存储器以及控制器。控制器耦接至非易失性存储器。控制器依照主机的写入命令的逻辑地址而存取非易失性存储器。控制器可以进行垃圾收集方法来释放多个无效数据所占据的空间。所述垃圾收集方法包括：依照数据的热门程度(hotness)而将非易失性存储器的多个实体块分群为多个层，将这些层中的一个较热层的一个已写满来源块中的有效数据搬移至这些层中的一个较冷层的一个未写满目标块，以及抹除所述较热层的此已写满来源块以释放空间。

本发明的实施例提供一种非易失性存储器装置的垃圾收集方法，用以释放多个无效数据所占据的空间。所述垃圾收集方法包括：依照数据的热门程度而将该非易失性存储器的多个实体块分群为多个层；将这些层中的一个较热层的一个已写满来源块中的有效数据搬移至这些层中的一个较冷层的一个未写满目标块；以及抹除所述较热层的此已写满来源块以释放空间。