[发明专利]扩展SSD长久性

说明书

本发明提供一种存储设备，其包含第一SSD、第二SSD和控制器。所述控制器能够计算所述第一SSD的第一利用率参数和所述第二SSD的第二利用率参数。如果所述第一利用率参数小于阈值且所述第二利用率参数超过所述阈值，那么所述控制器识别存储于所述第一SSD上的待移除的数据范围。所述数据范围从所述第一SSD的所述移除致使所述第一利用率参数超过所述阈值。所述控制器接着将所述数据范围从所述第一SSD迁移到所述第二SSD。

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2017年8月2日申请的标题为“扩展SSD长久性(Extending SSDLongevity)”的美国实用申请案15/667,109的优先权，其内容以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明大体上涉及增加SSD存储装置的长久性的系统和方法。

背景技术

固态驱动器(SSD)中采用的基于闪存的存储媒体(例如存储器装置)包括布置成平面单元、块单元和页单元的快闪单元。每一平面含有数个块，其为可擦除的最小单元。每一块含有数个页，其为可用数据写入的最小单元。对于SSD，存储器控制器负责映射将写入物理快闪页或将从物理快闪页读取的应用数据的逻辑块地址。

存储媒体磁盘具有期间可操作的有限使用寿命。硬盘驱动器(HDD)是使用会产生磨损的机械装置，且可能会意外且灾难性地失效。SSD通常具有大于HDD的长久性的两倍的长久性，但与HDD相比磨损方式不同。归因于NAND闪存的特性，SSD的使用寿命由NAND闪存可承受的写入操作的数目决定。写入操作也被称作编程/擦除(P/E)循环，这是因为可仅在使用擦除存储器命令移除先前存储器内容之后，使用程序存储器命令写入数据。

由于可能仅在首先擦除快闪存储器中的先前数据之后覆写数据，因此常见的做法是在SSD中提供额外工作空间来充当刚擦除的快闪存储器块的其中可写入新数据的区域。此做法被称为超量配给(Over Provisioning，OP)。在写入新数据之后，将先前数据标记为无效。最后，在系统的快闪存储器块中存在其数目足以开始被称为垃圾收集(GC)的过程的无效数据页。在GC过程期间，将剩余的有效数据页写入到刚擦除的块，并且擦除现在其所有页被标记为无效的原始块。接着可在可将数据写入到的刚擦除的块的集区中包含经擦除的块。除用于新数据的原始写入之外，GC过程还涉及额外数据写入。此边副效应(sideeffect)被称为写入放大(WA)，其中WA因子是额外NAND闪存数据写入与原始写入的平均数目的比。WA通过有效地使快闪装置的P/E循环限值除以WA因子，致使SSD的寿命减小。举例来说，WA因子为10的SSD的使用寿命是由P/E循环限值预测的使用寿命的十分之一。

WA与OP成反比，其中减小OP产生增加WA的效应。图1示出说明OP和WA之间的相关性的现有技术绘图100。绘图100包含表示OP的x轴102和表示WA的y轴104。OP和WA之间的相关性由在108处具有膝部的迹线106表示。绘图100是OP和WA的相关性的众所周知的模型。在X-Y Hu等人的论文“基于闪存的固态驱动器中的写入放大分析(Write AmplificationAnalysis in Flash-based Solid State Drives)”(以色列海法，IBM苏黎士研究实验室，SYSTOR 2009(IBM Zurich Research Laboratory,SYSTOR 2009,Haifa,Israel))中展示和描述了将OP和WA的相关性建模的类似绘图，所述论文以引用的方式并入本文中。

从绘图100可见，减小OP会减小所述装置的耐久性水平，这是因为增加WA会增加每个应用数据写入的NAND闪存写入的数目并且会减小具有指定P/E循环限值的装置的使用寿命。所述关系并非线性的，其中当OP在108处的膝部以下减小时，WA的增加速率会变得越来越显著。