一种基于寿命预测的存储系统损耗均衡方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于寿命预测的存储系统损耗均衡方法及装置，包括：对存储系统的各个存储单元进行寿命预测，预测得到各个存储单元的剩余使用次数；当存储单元进行一次读或写操作后，其剩余使用次数减1；确定各个单元的剩余使用次数中的最大值和最小值，将最大值减最小值得到最大差值；若剩余使用次数的最大差值大于预设损耗均衡阈值，则将剩余使用次数最大值对应存储单元中的数据拷贝到剩余使用次数最小值对应的存储单元；并将剩余使用次数最大值对应存储单元中的数据擦除，并将该剩余使用次数最大值对应存储单元用于热数据存储，对存储系统进行损耗均衡。本发明专利技术真实反映存储单元可使用状态，提高存储单元后期的利用率，延长存储系统的使用寿命。

A method and device of storage system loss balance based on life prediction

【技术实现步骤摘要】
一种基于寿命预测的存储系统损耗均衡方法及装置
本专利技术涉及计算机
，更具体地，涉及一种基于寿命预测的存储系统损耗均衡方法及装置。
技术介绍
在计算机技术的发展中，存储器件作为存储数据的载体一直是非常重要的组成部分。目前以闪存为存储介质的固态存储设备凭借着更快的读写速度、更好的抗震性等优势广泛应用于消费电子、数据中心和军工业等领域。在存储芯片使用过程中，其存储单元的介质会随着存储芯片编程/擦除周期次数的增加而产生缺陷并最终导致存储单元失效，如果存储芯片在运行时产生了无法纠正的错误将影响整个存储系统的正常使用。存储系统的整体性能往往取决于所使用的最差存储单元的读写性能，因此在存储系统中通过设计损耗均衡算法保证存储单元均衡的被使用，尽可能的使存储单元的使用均匀化，避免存储单元之间的可使用次数差别较大，推迟存储单元到达寿命上限的时间，从而优化存储系统性能和延长使用时间。现有的损耗均衡技术均是通过对存储单元已使用情况计数，计算存储单元之间最大计数差，当达到给定阈值后调用损耗均衡算法，在存有热数据的存储单元与冷数据的存储单元之间进行数据交换。这种方法的前提是假设所有存储单元有相近的最大使用次数，实际使用中不同存储单元的最大使用次数往往有较大差异，导致存储单元后期的利用率很低。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于解决现有的损耗均衡技术由于实际使用中不同存储单元的最大使用次数往往有较大差异，导致存储单元后期的利用率很低的技术问题。为实现上述目的，一方面，本专利技术提供一种基于寿命预测的存储系统损耗均衡方法，包括以下步骤：对存储系统的各个存储单元进行寿命预测，预测得到各个存储单元的剩余使用次数；当存储单元进行一次读或写操作后，其剩余使用次数减1；确定各个存储单元的剩余使用次数中的最大值和最小值，将最大值减最小值得到剩余使用次数的最大差值；若所述剩余使用次数的最大差值大于预设损耗均衡阈值，则将剩余使用次数最大值对应存储单元中的数据拷贝到剩余使用次数最小值对应的存储单元；并将剩余使用次数最大值对应存储单元中的数据擦除，并将该剩余使用次数最大值对应存储单元用于热数据存储，以对所述存储系统进行损耗均衡。可选地，对各个存储单元进行寿命预测，具体包括如下步骤：确定各个存储单元的特征量参数，包括：存储单元的编程时间、读取时间、擦除时间、电流、芯片功耗、阈值电压分布、存储单元编号、存储页号、存储单元当前经历过的编程/擦除周期数、条件错误页数、条件错误块数、错误比特数以及错误率；对各个存储单元的特征量参数进行线性或非线性运算，对不同存储单元的特征量之间进行线性或非线性运算，以对各个存储单元的特征量参数进行降噪；基于降噪后的各个存储单元的特征量参数，根据预先训练好的寿命预测模型预测各个存储单元的剩余使用次数。可选地，基于将噪后的各个存储单元的特征量参数，根据预先训练好的寿命预测模型预测各个存储单元的剩余使用次数，具体包括如下步骤：基于存储单元的特征量参数确定页面最大错误数和页面编程时间均值；将页面最大错误数和页面编程时间均值与存储单元的特征量参数构成集合，输入预先训练好的寿命预测模型，以输出存储单元的剩余使用次数的预测值。可选地，所述存储系统每隔预设时间预测一次各个存储单元的剩余使用次数，或所述存储系统在有存储单元的使用次数达到预设次数时，再次预测各个存储单元的剩余使用次数。另一方面，本专利技术提供一种基于寿命预测的存储系统损耗均衡装置，包括以下步骤：寿命预测模块，用于对存储系统的各个存储单元进行寿命预测，预测得到各个存储单元的剩余使用次数；当存储单元进行一次读或写操作后，其剩余使用次数减1；均衡判定模块，用于确定各个存储单元的剩余使用次数中的最大值和最小值，将最大值减最小值得到剩余使用次数的最大差值；若所述剩余使用次数的最大差值大于预设损耗均衡阈值，则判断存储系统不均衡；存储单元迁移模块，用于若存储系统不均衡，则将剩余使用次数最大值对应存储单元中的数据拷贝到剩余使用次数最小值对应的存储单元；存储单元清除模块，用于将剩余使用次数最大值对应存储单元中的数据擦除，并将该剩余使用次数最大值对应存储单元用于热数据存储，以对所述存储系统进行损耗均衡。可选地，该均衡装置还包括：数据采集模块，用于确定各个存储单元的特征量参数，包括：存储单元的编程时间、读取时间、擦除时间、电流、芯片功耗、阈值电压分布、存储单元编号、存储页号、存储单元当前经历过的编程/擦除周期数、条件错误页数、条件错误块数、错误比特数以及错误率；对各个存储单元的特征量参数进行线性或非线性运算，对不同存储单元的特征量之间进行线性或非线性运算，以对各个存储单元的特征量参数进行降噪；寿命预测模块，用于基于降噪后的各个存储单元的特征量参数，根据预先训练好的寿命预测模型预测各个存储单元的剩余使用次数。可选地，寿命预测模块，基于存储单元的特征量参数确定页面最大错误数和页面编程时间均值；将页面最大错误数和页面编程时间均值与存储单元的特征量参数构成集合，输入预先训练好的寿命预测模型，以输出存储单元的剩余使用次数的预测值。可选地，所述寿命预测模块每隔预设时间预测一次各个存储单元的剩余使用次数，或在有存储单元的使用次数达到预设次数时，再次预测各个存储单元的剩余使用次数。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：1、本专利技术提出一种基于寿命预测的存储系统损耗均衡方法及装置，以目前计算机领域前沿的学习预测技术为基础法，与目前的技术相比，改变了由已使用次数的计数方式，以剩余寿命预测值作为存储单元可用次数的计数值，更加真实的反映存储单元可使用状态，提高存储单元后期的利用率，延长存储系统的使用寿命。寿命预测的方法可以得到较为准确的存储单元剩余使用次数，替换现有损耗均衡技术的存储单元已擦除次数的计数，可以更好的反馈闪存块真实的可使用情况，使得每个存储单元后期的利用率大幅提高，延长存储系统的使用时间。2、本专利技术提出基于寿命预测的存储系统损耗均衡方法及装置，存储系统加入该装置可以更好的了解存储单元使用情况，均衡不同存储单元的使用情况，表现最好的存储系统性能。3、本专利技术提出一种包含数据采集模块和寿命预测模块的存储系统损耗均衡装置，为损耗均衡提供更加准确的度量，提高系统调度的效率，减少额外开销。附图说明图1为本专利技术实施例一种基于寿命预测的存储系统损耗均衡方法的流程示意图。图2为本专利技术实施例一种基于寿命预测的存储系统损耗均衡装置的结构图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本专利技术的上述技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于寿命预测的存储系统损耗均衡方法，其特征在于，包括以下步骤：/n对存储系统的各个存储单元进行寿命预测，预测得到各个存储单元的剩余使用次数；当存储单元进行一次读或写操作后，其剩余使用次数减1；/n确定各个存储单元的剩余使用次数中的最大值和最小值，将最大值减最小值得到剩余使用次数的最大差值；/n若所述剩余使用次数的最大差值大于预设损耗均衡阈值，则将剩余使用次数最大值对应存储单元中的数据拷贝到剩余使用次数最小值对应的存储单元；并将剩余使用次数最大值对应存储单元中的数据擦除，并将该剩余使用次数最大值对应存储单元用于热数据存储，以对所述存储系统进行损耗均衡。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于寿命预测的存储系统损耗均衡方法，其特征在于，包括以下步骤：
对存储系统的各个存储单元进行寿命预测，预测得到各个存储单元的剩余使用次数；当存储单元进行一次读或写操作后，其剩余使用次数减1；
确定各个存储单元的剩余使用次数中的最大值和最小值，将最大值减最小值得到剩余使用次数的最大差值；
若所述剩余使用次数的最大差值大于预设损耗均衡阈值，则将剩余使用次数最大值对应存储单元中的数据拷贝到剩余使用次数最小值对应的存储单元；并将剩余使用次数最大值对应存储单元中的数据擦除，并将该剩余使用次数最大值对应存储单元用于热数据存储，以对所述存储系统进行损耗均衡。


2.根据权利要求1所述的基于寿命预测的存储系统损耗均衡方法，其特征在于，对各个存储单元进行寿命预测，具体包括如下步骤：
确定各个存储单元的特征量参数，包括：存储单元的编程时间、读取时间、擦除时间、电流、芯片功耗、阈值电压分布、存储单元编号、存储页号、存储单元当前经历过的编程/擦除周期数、条件错误页数、条件错误块数、错误比特数以及错误率；
对各个存储单元的特征量参数进行线性或非线性运算，对不同存储单元的特征量之间进行线性或非线性运算，以对各个存储单元的特征量参数进行降噪；
基于降噪后的各个存储单元的特征量参数，根据预先训练好的寿命预测模型预测各个存储单元的剩余使用次数。


3.根据权利要求2所述的基于寿命预测的存储系统损耗均衡方法，其特征在于，基于将噪后的各个存储单元的特征量参数，根据预先训练好的寿命预测模型预测各个存储单元的剩余使用次数，具体包括如下步骤：
基于存储单元的特征量参数确定页面最大错误数和页面编程时间均值；
将页面最大错误数和页面编程时间均值与存储单元的特征量参数构成集合，输入预先训练好的寿命预测模型，以输出存储单元的剩余使用次数的预测值。


4.根据权利要求1至3任一项所述的基于寿命预测的存储系统损耗均衡方法，其特征在于，所述存储系统每隔预设时间预测一次各个存储单元的剩余使用次数，或
所述存储系统在有存储单元的使用次数达到预设次数时，再次预测各个存储单元的剩余使用次数。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘政林，潘玉茜，王志强，齐明阳，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42