[发明专利]一种基于混合模式的闪存设备可变容量装置和方法

说明书

本发明公开了一种基于混合模式的闪存设备可变容量装置，包括上位机配置容量模块、基于混合模式的闪存设备固件程序模块；上位机配置容量模块允许使用者按照实际需求修改并缩减当前设备使用容量；闪存设备固件程序模块对于缩减后的存储空间采用混合模式存储数据；还公开了可变容量方法，包括：使用者根据需要编辑并缩减闪存设备容量；上位机向闪存设备发命令将缩减后容量作为最后的容量；上位机向闪存设备发送待存储数据；闪存设备接收数据并判断数据类型；若当前数据类型是小容量或热数据则采用SLC模式存储数据；若当前数据类型是大容量或冷数据则采用QLC、TLC、MLC模式存储数据；本发明会具有更小的写放大，也就具有更稳定写入高性能和高使用寿命。

技术领域

本发明属于闪存设备技术领域，尤其涉及一种基于混合模式的闪存设备可变容量装置和方法。

背景技术

闪存是一种非易失性存储器，也就是说，掉电了，数据也不会丢失，由于闪存具有这一特性，所以目前被广泛使用。

作为闪存设备终端客户，上电使用后，其逻辑容量是固定不变的。设备在整个使用过程中，以及在设备的生命周期里，其上报的逻辑容量都是固定值。用户使用的容量也就是这个固定的逻辑容量大小，用户没有其他方式来解决自己对设备的特定需求。除非重新购买新的闪存设备来解决特定的需求。

在了解现有技术如何解决用户使用容量为固定容量、以及用户没有其他方式来解决自己对设备的特定需求的问题之前，需要了解闪存设备的以下四种模式。SLC工作模式：Single-LevelCell，单层单元闪存。SLC为NAND闪存架构，其每一个单元储存一位数据，但是SLC生产成本较高，晶片可重复写入次数的单位一般为万次；MLC工作模式：二层单元闪存；TLC工作模式：Triple Level Cell，三层单元闪存。与SLC区别就是每个单元存储的数据比特(位)不一样，其中SLC只有一个，MLC是两个，TLC则是三个；QLC工作模式：四层闪存单元。综上，如果将以上四种模式归类，则闪存设备分为单层单元和多层单元，单层单元为SLC工作模式，多层单元为QLC、TLC、MLC模式。

现有技术专利号：201610025374.8，专利名称：闪存存储设备的管理方法及装置提出了一种闪存存储设备的管理方法，该方法记载了：“根据用户对所述多层单元的逻辑块所具有的容量的调整，将调整的容量所对应的多层单元的逻辑块的工作模式转换为SLC模式”。该现有技术存在的问题是：将调整的容量所对应的多层单元的逻辑块的工作模式“全部转换”为SLC模式，这样做，只是单一地从多层改为单层的角度实现高速和长寿命，但是忽略了多层转换为单层的同时也带来了写放大问题。写放大的原因是采用“多层单元的逻辑块的工作模式全部转换为SLC模式”使得物理上存储空间相对多层模式的物理空间锐减，再对应管理的逻辑空间来说，其物理冗余量变得很小。当设备在不断存储逻辑数据的过程中，由于物理冗余空间很小，导致设备对闪存的垃圾回收越来越严重，也就使得写放大变得很高。而写放大变高以后，会导致写入的速率降低，设备的闪存磨损变多，也导致使用寿命在减少。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提出一种基于混合模式的闪存设备可变容量装置和方法，目的在于解决现有技术两方面的问题。一是不能对闪存存储设备进行逻辑容量更改的问题。二是即便能分档配置容量，但采用单一模式转换、使得转换后物理冗余空间很小，而导致写放大系数变高，并最终影响闪存存储设备写入性能和寿命的问题。

本发明为解决其技术问题提出以下技术方案：

一种基于混合模式的闪存设备可变容量装置，其特点是：包括上位机配置容量模块、基于混合模式的闪存设备固件程序模块；所述上位机配置容量模块允许使用者为提高设备运行速度和延长设备寿命、按照实际需求修改并缩减当前设备使用容量；所述的闪存设备固件程序模块对于缩减后的存储空间采用混合模式存储数据，从而提高了设备运行速度和延长了设备使用寿命；所述上位机配置容量模块和基于混合模式的闪存设备固件程序模块通过无线网络或有线网络进行接。

所述上位机配置容量模块包括闪存设备容量读取模块、使用者编辑修改容量模块；