本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)閃存存儲(chǔ)領(lǐng)域，具體涉及一種固態(tài)盤中映射表的組織方法、系統(tǒng)及裝置。

背景技術(shù)：

隨著互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展，固態(tài)硬盤作為新的一代存儲(chǔ)，廣泛被應(yīng)用。存儲(chǔ)介質(zhì)2D NAND Flash已經(jīng)逐步成為過去，3D NAND紛紛涌現(xiàn)，在NAND Flash中，以頁為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫，以塊為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)擦除，sector是Flash操作的基本單位，由于Flash的特性，存儲(chǔ)信號(hào)只能從1變到0，所以，每次新的寫入都必須重新擦除，而擦除操作是sector為單位進(jìn)行的。3D NAND需要更高的糾錯(cuò)能力。更大的糾錯(cuò)能力就需要更多的校驗(yàn)數(shù)據(jù)，用戶數(shù)據(jù)（Data Sector 比如4K為單位）和校驗(yàn)數(shù)據(jù)一起組成一個(gè)或多個(gè)ECC chunk 順序存放在一起。一個(gè)Data Sector一般存放在一個(gè)物理page內(nèi)部，讀取的時(shí)候容易一次性讀出，過大的Data Sector導(dǎo)致一個(gè)NAND flash 的物理page內(nèi)部沒法存儲(chǔ)下整倍數(shù)個(gè)Data Sector。剩余的空間由于存儲(chǔ)不下整個(gè)Data Sector，存儲(chǔ)空間會(huì)被浪費(fèi)。

為了提高空間利用率和糾錯(cuò)能力，我們把一個(gè)Data Sector拆成多個(gè)細(xì)粒度的ECC chunk,方便一個(gè)物理page能存放下整倍數(shù)個(gè)ECC chunk。同時(shí)把多個(gè)物理page組合成為一個(gè)邏輯page來使用。從這個(gè)邏輯page角度來計(jì)算存放的Data Sector個(gè)數(shù)。這樣每個(gè)物理page浪費(fèi)的空間就會(huì)減少。在不把Data Sector拆分為多個(gè)細(xì)粒度ECC chunk的情況下，可能每個(gè)物理page就會(huì)浪費(fèi)1K空間。采用這樣方法后，可能一個(gè)邏輯page才會(huì)浪費(fèi)1K空間。這樣做到了提高糾錯(cuò)能力和充分利用空間的效果。這種一個(gè)Data Sector跨兩個(gè)page的用法，需要額外的元數(shù)據(jù)來描述這種跨頁的Data Sector分別處于哪兩個(gè)物理page，前后偏移是多少。每個(gè)Data Sector如果都需要一份元數(shù)據(jù)來描述，這導(dǎo)致元數(shù)據(jù)變多，需要更大的內(nèi)存來描述每個(gè)Data Sector，內(nèi)存的占用量和不跨頁模式下內(nèi)存量增加約四分之一。

這會(huì)帶來單盤成本的增加，另外由于磁盤的最大容量和磁盤上內(nèi)存的容量存在一定比例關(guān)系。多出來的元數(shù)據(jù)占用，就會(huì)導(dǎo)致映射表可用內(nèi)存減少，磁盤容量降低。

為了充分利用這種跨頁存放Data Sector的方法而不帶來元數(shù)據(jù)的增加，提出了以下的一種映射表組織方式。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于此，本方法提供的一種固態(tài)盤中映射表的組織方法、系統(tǒng)及裝置，通過組織多個(gè)物理頁作為一個(gè)整體，并拆分邏輯sector為多個(gè)小單元存入邏輯頁中，充分利用物理頁中的空間利用率，同時(shí)提高糾錯(cuò)能力。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供一種固態(tài)硬盤固件映射表的組織方法，包括：

將多個(gè)物理頁組織成邏輯頁；

將每個(gè)邏輯sector拆分為多個(gè)小單元；

組織邏輯sector的地址映射表；

建立邏輯sector的位置轉(zhuǎn)換矩陣。

其中，將每個(gè)邏輯sector拆分為多個(gè)小單元，包括：

將每個(gè)邏輯sector拆分為多個(gè)固定大小的小單元。

其中，組織邏輯sector的地址映射表，包括：

建立邏輯sector到邏輯頁映射關(guān)系，生成地址映射表。

其中，建立邏輯sector到邏輯頁映射關(guān)系，生成地址映射表，包括：

在地址映射表中記錄邏輯頁編號(hào)，及邏輯頁內(nèi)邏輯sector編號(hào)。

進(jìn)一步地，組織邏輯sector的地址映射表之后，還包括：

將邏輯sector依據(jù)地址映射表存入邏輯頁。

進(jìn)一步地，建立邏輯sector的位置轉(zhuǎn)換矩陣，包括：

根據(jù)邏輯sector與物理頁對(duì)應(yīng)關(guān)系，建立邏輯sector的位置轉(zhuǎn)換矩陣。

本發(fā)明還提供一種固態(tài)硬盤固件映射表的組織系統(tǒng)，包括多個(gè)物理頁、地址映射表、位置轉(zhuǎn)換矩陣和邏輯sector，其中：多個(gè)物理頁組織成一個(gè)邏輯頁，每個(gè)邏輯sector拆分成多個(gè)小單元，存入邏輯頁中；根據(jù)邏輯sector與邏輯頁的對(duì)應(yīng)關(guān)系生成地址映射表，根據(jù)邏輯sector與物理頁的對(duì)應(yīng)關(guān)系生成位置轉(zhuǎn)換矩陣。

其中，所述邏輯sector拆分成多個(gè)固定大小的小單元。

其中，所述地址映射表包括邏輯頁編號(hào)和邏輯頁中邏輯sector的編號(hào)；優(yōu)選地，位置轉(zhuǎn)換矩陣中記錄所有邏輯sector在物理頁中的位置信息。

本發(fā)明還提供一種固態(tài)硬盤固件映射表的組織裝置，其特征在于，包括：

邏輯頁組織模塊，用于將多個(gè)物理頁組織成一個(gè)邏輯頁；

邏輯sector拆分模塊，用于將將每個(gè)邏輯sector拆分成多個(gè)小單元；

地址映射表創(chuàng)建模塊，用于根據(jù)邏輯sector與邏輯頁的對(duì)應(yīng)關(guān)系生成地址映射表；

位置轉(zhuǎn)換矩陣創(chuàng)建模塊，用于根據(jù)邏輯sector與物理頁的對(duì)應(yīng)關(guān)系生成位置轉(zhuǎn)換矩陣。

本發(fā)明提供一種固態(tài)硬盤固件映射表的組織方法，具有如下有益效果：

1.本發(fā)明將多個(gè)物理頁組織成一個(gè)整體的邏輯頁，同時(shí)將每一個(gè)邏輯sector拆分成為多個(gè)ECC chunk存入邏輯頁中，在確定ECC chunk大小的時(shí)候，盡量讓一個(gè)物理頁中存放整數(shù)倍個(gè)ECC chunk，這種情況下會(huì)出現(xiàn)多個(gè)ECC chunk屬于一個(gè)邏輯sector，但卻分別存入不同的物理頁中，因?yàn)镋CC chunk的大小遠(yuǎn)小于邏輯sector，物理頁中的空間得到充分的利用；

2.現(xiàn)有技術(shù)中，邏輯sector需要額外的元數(shù)據(jù)來描述這種跨頁的邏輯Sector分別處于哪兩個(gè)物理頁，前后偏移是多少，每個(gè)邏輯Sector如果都需要一份元數(shù)據(jù)來描述，這導(dǎo)致元數(shù)據(jù)變多，需要更大的內(nèi)存來描述每個(gè)邏輯Sector，內(nèi)存的占用量和不跨頁模式下內(nèi)存量增加約四分之一；本發(fā)明建立邏輯sector到邏輯頁映射關(guān)系，生成地址映射表，在地址映射表中記錄邏輯頁編號(hào)，及邏輯頁內(nèi)邏輯sector編號(hào)，同時(shí)根據(jù)邏輯sector與物理頁對(duì)應(yīng)關(guān)系，建立邏輯sector的位置轉(zhuǎn)換矩陣，不需要為每一個(gè)sector增加元數(shù)據(jù)信息，只需要使用一個(gè)公共的轉(zhuǎn)換矩陣就能達(dá)到邏輯地址LBA到PBA的轉(zhuǎn)換；

3.如果修改了糾錯(cuò)能力，ECC chunk大小會(huì)變化，只需要更新轉(zhuǎn)換矩陣中的信息就能切換到新的映射方式。

固態(tài)硬盤固件映射表的組織系統(tǒng)及裝置的有益效果與固態(tài)硬盤固件映射表的組織方法類似，不再贅述。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的固態(tài)硬盤固件映射表的組織系統(tǒng)的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例所提供的固態(tài)硬盤固件映射表的組織系統(tǒng)的框架圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例所提供的固態(tài)硬盤固件映射表的組織裝置的結(jié)構(gòu)示意圖圖；

具體實(shí)施方式：

為了便于理解，對(duì)本發(fā)明中出現(xiàn)的部分名詞作以下解釋說明：

固態(tài)硬盤以3D NAND Flash作為存儲(chǔ)介質(zhì)，在NAND Flash中，以頁為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫，以塊為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)擦除，sector是NAND Flash中操作的基本單位，其中，頁即page，塊即block，sector為扇區(qū)或者磁區(qū)。

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種固態(tài)硬盤固件映射表的組織方法，包括：

將多個(gè)物理頁組織成邏輯頁；

將每個(gè)邏輯sector拆分為多個(gè)小單元；

組織邏輯sector的地址映射表；

建立邏輯sector的位置轉(zhuǎn)換矩陣。

請(qǐng)參考圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的固態(tài)硬盤固件映射表的組織系統(tǒng)的流程示意圖；本實(shí)施例提供一種固態(tài)硬盤固件映射表的組織方法，包括：

步驟S101、將多個(gè)物理頁組織成邏輯頁；

在本實(shí)施例中，把多個(gè)物理page組合成為一個(gè)邏輯page來使用，從邏輯page角度來計(jì)算存放的sector個(gè)數(shù)，這樣每個(gè)物理page浪費(fèi)的空間就會(huì)減少，平均每個(gè)物理page就只會(huì)被浪費(fèi)1K空間。

步驟S102、將每個(gè)邏輯sector拆分為多個(gè)小單元；

在本實(shí)施例中將每個(gè)邏輯sector拆分為多個(gè)固定大小的小單元。因?yàn)檫壿媠ector需要跨物理頁進(jìn)行存放，因此將邏輯sector進(jìn)行拆分，以實(shí)現(xiàn)跨物理頁存放，同時(shí)，邏輯sector的大小一般為相同的，將邏輯sector拆分為固定大小的小單元，也就是說所有邏輯sector所拆分的小單元的大小均為相同的，此時(shí)，根據(jù)物理頁的大小，將邏輯sector的小單元依次存入邏輯頁中，只需要簡(jiǎn)單的計(jì)算就能得到邏輯sector的各個(gè)小單元在邏輯頁中的排布情況，以便生成邏輯sector與物理頁、邏輯頁之間的地址映射表。

作為一種實(shí)施方式，可以將邏輯sector拆分為多個(gè)校驗(yàn)數(shù)據(jù)ECC chunk，實(shí)現(xiàn)3D NAND Flash的糾錯(cuò)能力，其中ECC chunk的大小均相等。當(dāng)糾錯(cuò)能力進(jìn)行修改時(shí)，只需要修改ECC chunk的大小。

步驟S103、組織邏輯sector的地址映射表；

在本實(shí)施例中建立邏輯sector到邏輯頁映射關(guān)系，生成地址映射表；在地址映射表中記錄邏輯頁編號(hào)，及邏輯頁內(nèi)邏輯sector編號(hào)。

步驟S104、將邏輯sector依據(jù)地址映射表存入邏輯頁；

步驟S105、建立邏輯sector的位置轉(zhuǎn)換矩陣；

其中，矩陣需要包括以下幾個(gè)信息：1）sector是否跨兩個(gè)物理page；2）sector在邏輯page的哪1個(gè)或者2個(gè)物理page；3）sector在兩個(gè)物理page內(nèi)部分別占用多少空間；4）sector在兩個(gè)物理page內(nèi)部的起始地址。

原有的映射表組織方法中，管理sector從邏輯地址（LBA）到NAND物理地址（PBA）的轉(zhuǎn)換，用戶寫入數(shù)據(jù)時(shí)，固件通過后端NAND管理模塊查找空閑的block，把數(shù)據(jù)寫入對(duì)應(yīng)物理block，然后更改映射信息，把LBA指向?qū)懭氲腜BA；在讀取數(shù)據(jù)時(shí)，通過用戶輸入的LBA值查找到對(duì)應(yīng)的PBA，再把NAND上面的數(shù)據(jù)取出，返回給用戶。傳統(tǒng)映射表組織方式中，用 32位bit長(zhǎng)度表示映射關(guān)系，不同的bit表示了能定位到具體物理sector的位域信息。在本實(shí)施例中，用位置轉(zhuǎn)換矩陣就能達(dá)到邏輯地址LBA到PBA的轉(zhuǎn)換，不需要為每一個(gè)sector增加元數(shù)據(jù)，在sector進(jìn)行寫入時(shí)，按照邏輯page編址，統(tǒng)一把邏輯sector按照順序擺放在邏輯page上。例如，在圖2所示的邏輯頁中，sector 3, sector 6, sector7 出現(xiàn)了跨物理頁的情況。根據(jù)邏輯sector到邏輯頁映射關(guān)系和位置轉(zhuǎn)換矩陣，能很快定位到sector 3, sector 6, sector7分別在這個(gè)邏輯page的具體位置信息和長(zhǎng)度，從而得到sector 3, sector 6, sector7在物理頁中的具體位置。整個(gè)固件只需建立一個(gè)公共的位置轉(zhuǎn)換矩陣，在進(jìn)行邏輯頁內(nèi)部邏輯Sector到物理地址轉(zhuǎn)換的時(shí)候使用。

作為一種實(shí)施方式，如果一個(gè)固件或系統(tǒng)中如果存在不同糾錯(cuò)能力需求，也可以設(shè)置一張或者多張轉(zhuǎn)換矩陣來滿足需求。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種固態(tài)硬盤固件映射表的組織系統(tǒng)，包括多個(gè)物理頁、地址映射表、位置轉(zhuǎn)換矩陣和邏輯sector，其中：多個(gè)物理頁組織成一個(gè)邏輯頁，每個(gè)邏輯sector拆分成多個(gè)小單元，存入邏輯頁中；根據(jù)邏輯sector與邏輯頁的對(duì)應(yīng)關(guān)系生成地址映射表，根據(jù)邏輯sector與物理頁的對(duì)應(yīng)關(guān)系生成位置轉(zhuǎn)換矩陣。

請(qǐng)參考圖2，圖2為本發(fā)明實(shí)施例所提供的固態(tài)硬盤固件映射表的組織系統(tǒng)的框架圖；本實(shí)施例提供一種固態(tài)硬盤固件映射表的組織系統(tǒng)，包括多個(gè)物理頁、地址映射表、位置轉(zhuǎn)換矩陣和邏輯sector，其中：多個(gè)物理頁組織成一個(gè)邏輯頁，每個(gè)邏輯sector拆分成多個(gè)小單元，存入邏輯頁中；根據(jù)邏輯sector與邏輯頁的對(duì)應(yīng)關(guān)系生成地址映射表，根據(jù)邏輯sector與物理頁的對(duì)應(yīng)關(guān)系生成位置轉(zhuǎn)換矩陣。

其中，所述邏輯sector拆分成多個(gè)固定大小的小單元。

其中，所述地址映射表包括邏輯頁編號(hào)和邏輯頁中邏輯sector的編號(hào)；優(yōu)選地，位置轉(zhuǎn)換矩陣中記錄所有邏輯sector在物理頁中的位置信息。

請(qǐng)參考圖3，圖3為本發(fā)明實(shí)施例所提供的固態(tài)硬盤固件映射表的組織裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；本實(shí)施例提供一種固態(tài)硬盤固件映射表的組織裝置，其特征在于，包括：

邏輯頁組織模塊301，用于將多個(gè)物理頁組織成一個(gè)邏輯頁；

邏輯sector拆分模塊302，用于將將每個(gè)邏輯sector拆分成多個(gè)小單元；

地址映射表創(chuàng)建模塊303，用于根據(jù)邏輯sector與邏輯頁的對(duì)應(yīng)關(guān)系生成地址映射表；

位置轉(zhuǎn)換矩陣創(chuàng)建模塊304，用于根據(jù)邏輯sector與物理頁的對(duì)應(yīng)關(guān)系生成位置轉(zhuǎn)換矩陣。

以上所述僅為本發(fā)明示意性的具體實(shí)施方式，并非用以限定本發(fā)明的范圍，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明構(gòu)思和原則的前提下所做出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。