[发明专利]一种flash磨损均衡方法、装置、设备及存储介质

说明书

本发明提供了一种flash磨损均衡方法、装置、设备及存储介质，涉及计算机系统及存储技术领域，所述flash磨损均衡方法包括：发起磨损均衡调整命令；从NAND Flash存储阵列的磨损均衡区域中读取flash块擦除次数链表；根据flash块擦除次数链表中每个flash块的擦除次数，调整各个flash块在flash块擦除次数链表中的顺序；将调整后的flash块擦除次数链表写入NAND Flash存储阵列的磨损均衡区域，正是弥补这个磨损均衡算法的缺点，在不影响系统运行的情况下，实时读取Flash块的擦写次数，通过分析每个Flash块的擦除次数，可以在线对FLASH块的擦除次数链表进行修正，完成对Flash数据块的磨损均衡调整，可以更精确的控制每一个Flash块的擦除次数，从而延长Flash的使用寿命。

技术领域

本发明涉及计算机系统及存储技术领域，尤其是涉及一种flash磨损均衡方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

Flash存储器的固有缺陷主要有价格仍然较高、读写速度不平衡、先擦后写特性、使用寿命受擦除次数限制。

为了减少上述固有缺陷对其性能的影响，Flash存储器需要有效的管理方式支持。目前存在两种Flash存储器的管理方式。一种是通过FTL(Flash Translation Layer)提供块设备访问接口；一种是采用专用Flash存储器文件系统，如True FFS、SMXFFS等。第二种管理方式虽然可以有效的提高Flash存储器各方面的性能，并可以有效降低能耗，但是开发测试Flash存储器专用文件系统花费较大。因此，通过FTL管理Flash存储器的方式得到了更广泛的应用。

基于NAND Flash的存储设备通常由三部分组成：接口控制器、闪存转换层(FTL)、NAND闪存阵列。闪存转换层(FTL)的主要功能包括地址映射、磨损均衡、垃圾回收、坏块管理、掉电保护及ECC校验等。Flash存储器转换层实现对Flash存储器的管理时，最基本和关键的是地址映射策略。地址映射是指从文件系统发出的虚拟逻辑地址到Flash存储器中真实物理地址之间的映射关系。

现在嵌入式开发使用的存储器时逐渐都直接使用Flash，原因是Flash价格便宜，空间大，内置，直接使用不需要再加其他存储外设。但如果直接用操作EEPROM的方式来使用Flash会带来一些问题，主要分为两类:a.使用寿命，b.读写速度。EEPROM可以单字节读写，而FLASH只能按整个sector(页)擦除，同时最小读写单位不一定可以细化到单字节(比如有的是四字节)，另外EEPROM一般有100万次的读写寿命，而FLASH只有10万次；对FLASH进行普通操作写入一个字节时，需要先读出整个sector到RAM，再将需要写入的字节写入RAM指定位置，再将整个sector回写，这种做法是大部分Flash读写驱动的做法。可以看出这种做法既效率低(擦写步骤多，浪费RAM)，同时影响FLASH寿命。

FLASH的寿命是按照sector来分的，当对同一个bit位置擦写(0变1，或1变0都算一次)到达一定次数后(理论10万次)，这个区域将不能再写入(1变0)，一个bit坏了将影响整个sector(这里可能不同的设备有不同的结果)。

Flash采取异地更新的策略,更新的数据会被放到别的物理页上,而不是覆盖原来的数据。包含新版本数据的页被称为有效页,新版本数据被称为有效数据。包含旧版本数据的页被称为无效页，或称为脏页，脏页经过擦除操作后成为空闲页，才可以重新写入数据。因为Flash是以块为单位执行擦除的，因此需要将脏页所在块上的所有物理页都擦除，在擦除之前需要检查此块上是否存在有效页，如果存在就必须先转移到其他块上。因为每个Flash块的擦除次数有限，一般是在10万次到100万次之间，只要有块的擦除次数达到了上限，Flash数据存储的性能将下降。所以必须想办法，使擦除操作平均作用在每个Flash块上，这种方法就是磨损均衡(wear-leveling)算法。