[发明专利]一种NAND FLASH垃圾回收动态优化方法

说明书

本发明提供一种NAND FLASH垃圾回收动态优化方法，综合考虑NAND FLASH物理块的有效数据量X、写入频度Y、磨损度Z等垃圾回收过程相关因素，根据实际使用需求定义这三种因素优先级顺序，按照第1优先级因素对NAND FLASH物理块进行聚类，对第1优先级聚类结果按照第2优先级因素进行聚类，对第2优先级聚类结果按照第3优先级因素进行聚类，最终得到最优回收块集合。本发明兼顾回收效率和磨损均衡，采用集合思想逐步缩小可选回收块范围，有效减少运算量，节省系统空间开销。

技术领域

本发明属于大容量存储技术领域，涉及一种NAND FLASH垃圾回收动态优化方法。

背景技术

由于NAND FLASH具有不可覆盖写的特点，要更新某一页数据只能采用“异地更新”方式，即数据更新时需要将数据编程至空白页面(即擦除过的状态)，源数据随之失效而成为垃圾数据。经过一段时间的编程后垃圾数据会越来越多，可供使用的空间越来越少，需要对垃圾数据占用的空间进行回收(即擦除)，而NAND FLASH擦除以块为单位，垃圾数据所在块中一般仍存在有效数据，因而需要将有效数据先进行搬移，从而完成垃圾回收。

垃圾回收过程应尽量减少回收操作，减少数据搬移的代价，减少系统开销，其中回收垃圾块的选择是最重要环节。现有技术中使用的回收块选择方法可归纳为静态和动态两种策略。如图1所示，静态策略是指根据回收时刻包含有效数据的多少，优先回收有效数据少的块，减少搬移数据量。动态策略是指根据数据更新的频率，优先回收更新频率低的有效数据所在的块，减少数据搬移频率。在静态策略和动态策略中，需要记录存储块中有效数据的占用情况或记录数据更新的频次，并根据记录的相关信息进行比较计算从而得到最终决策。这个过程需要记录的数据量大，同时比对算法计算量大，空间和时间开销大。

专利“一种选择垃圾回收目标块的方法及固态硬盘”(201810209119.8)公开了一种选择垃圾回收目标块的方法及固态硬盘，其特征在于根据各个块block中无效页所占比例和擦写次数计算各个块的回收因数得分score，选择得分最少的block作为回收目标块。该方法中需记录每个块的无效页数量及擦写次数，占用较大的存储空间，同时需要计算最大擦写次数和最小擦写次数，系统开销大。

发明内容

本发明的目的是：

本发明是为了解决现有垃圾回收方法未兼顾回收效率和磨损均衡，且回收块选择算法复杂，系统开销大的问题。

本发明的技术方案是：

一种NAND FLASH垃圾回收动态优化方法，综合考虑NAND FLASH物理块垃圾回收过程相关因素，根据实际使用需求定义相关因素的优先级顺序，根据第1优先级因素对NANDFLASH物理块采用聚类的方法进行分类，对第1优先级聚类结果根据第2优先级因素采用聚类的方法进行分类，对第2优先级聚类结果根据第3优先级因素采用聚类的方法进行分类，以此类推，最终得到最优回收块集合。

垃圾回收优化目标为回收效率最大化(最少编程次数)及磨损均衡度最大化。

所述垃圾回收过程综合考虑回收块有效数据量X、写入频度Y和磨损度Z三个垃圾回收过程相关因素，并不限于这几种因素。

优化过程包括以下步骤：

a)对所有NAND FLASH物理块根据第1优先级因素采用聚类的方法进行分类，得到初次筛选块集合A；

b)对初次筛选块集合A根据第2优先级因素采用聚类的方法进行分类，得到二次筛选块集合B；

c)对二次筛选块集合B根据第3优先级因素采用聚类的方法进行分类，得到三次回收块集合C；

d)对三次回收块集合C根据第4优先级因素采用聚类的方法进行分类，以此类推，最终得到最优回收块集合。

所述聚类的方法是按如下步骤进行分类：