用于垃圾回收的有效数据获取制造技术

提供了用于垃圾回收

【技术实现步骤摘要】
用于垃圾回收的有效数据获取


[0001]本公开涉及非易失性存储器设备管理，特别涉及用于非易失性存储器设备的垃圾回收的数据获取
。

技术介绍

[0002]固态硬盘
(SSD)
的出现在一定程度上推动了现代计算系统的发展，与传统硬盘相比，固态硬盘在速度和延迟方面表现出更高的性能
。
与依靠磁性存储数据的硬盘不同，固态硬盘使用非易失性存储器设备来进行数据存储
。
非易失性存储器设备是通过先进工艺和组装技术制造来实现存储单元的多层次垂直堆叠到较小的封装中以实现高存储容量的集成电路的系列
。
[0003]在
SSD
中，主机数据每次都会被写入
(SSD
术语中的“编程”)
到一个空页面
(page)。
为了避免用完可用页面，
SSD
控制器必须在某个时刻回收使用过的页面
。
在这个过程中，
SSD
控制器挑选一个使用过的块
(block)
，并从该块复制所有有效的数据单元，并将它们写入一个其他块的空页面
。
一旦成功获取到该块的所有有效数据单元并将其写入另一个块中，则该使用过的块中的存储单元将被擦除
。
新擦除的块将用于新的数据编程
。
这个回收数据存储块的过程称为垃圾回收
(Garbage collection
，
GC)。GC
会导致大量数据移动
(
例如，读取和写入有效数据单元
)
，这会显著影响
SSD
的可持续编程性能
。
[0004]GC
的开销主要包括有效数据单元的读取和写入时间和块擦除时间
。
当有效数据单元的数量很大时，主要开销将是有效数据单元的读取时间和写入时间
。
由于
GC
可以使用最有效率的闪存编程方法
(
例如，多平面高速缓存编程
(multi
‑
plane cache program))
，因此如何找到最有效率的方法来读取
GC
的有效数据单元变得有趣和重要
。
因此，本领域需要开发一种更高效
、
更易于实施的技术，以读取用于
GC
的有效数据单元
。

技术实现思路

[0005]本公开的主题涉及为垃圾回收过程提供数据获取的系统
、
方法和装置
。
在一个示例性实施例中，提供了一种方法，该方法可以包括从处理器向非易失性存储器设备接口控制器发送命令，以在所述非易失性存储器设备上执行读取操作，用于对所述非易失性存储器设备上的逻辑单元
(LUN)
的多个块进行垃圾回收
(GC)。
该命令可以与标识有效数据单元在所述多个块内各自页面中的位置的位图一起发送，并且所述多个块可以跨所述非易失性存储器设备的多个平面分布
。
该方法还可以包括向所述非易失性存储器设备发出初始批的多平面读取命令，基于所述位图和数据传输命令的数据单元大小获得指定列地址以选择性地标识所需传输的有效数据单元，向所述非易失性存储器设备发出后续批的多平面高速缓存读取命令和其后的数据传输命令，以及向所述非易失性存储器设备发出高速缓存读取结束命令和其后的最后一组数据传输命令
。
所述初始批的多平面读取命令可以请求所述非易失性存储器设备从所述多个平面的每一个平面读取一个数据页面到所述非易失性存储器设备的高速缓存寄存器中
。
所述数据传输命令可以包括所述指定列地址，以选择性地标识
从所述非易失性存储器设备传输到所述高速缓存寄存器中数据页面的有效数据单元
。
并且，所述最后一组的数据传输命令可以包括最后一组指定列地址，以选择性地标识所需传输的在所述高速缓存寄存器中最后的数据页面的有效数据单元
。
[0006]在另一个示例性实施例中，提供了一种非易失性存储系统
。
所述非易失性存储系统可以包括具有处理器和非易失性存储器接口控制器的存储器控制器，以及耦合到所述存储器控制器的非易失性存储器设备
。
所述处理器可以被配置为向所述易失性存储器设备接口控制器发送命令，以在所述非易失性存储器设备上执行读取操作，用于对多个块进行垃圾回收
(GC)
过程
。
所述命令可以与标识有效数据单元在所述多个块内各自页面中的位置的位图一起发送
。
所述多个块可以跨所述非易失性存储器设备的多个平面分布
。
所述非易失性存储器接口控制器可以被配置为：向所述非易失性存储器设备发出初始批的多平面读取命令，基于所述位图和数据传输命令的数据单元大小获得指定列地址以选择性地标识所需传输的有效数据单元，向所述非易失性存储器设备发出后续批的多平面高速缓存读取命令和其后的数据传输命令，以及向所述非易失性存储器设备发出高速缓存读取结束命令和其后的最后一组数据传输命令
。
所述初始批的多平面读取命令可以请求所述非易失性存储器设备从所述多个平面的每一个平面读取一个数据页面到所述非易失性存储器设备的高速缓存寄存器中
。
所述数据传输命令可以包括所述指定的列地址，以选择性地标识从所述非易失性存储器设备传输到所述高速缓存寄存器中数据页面的有效数据单元
。
所述最后一组的数据传输命令可以包括最后一组指定列地址，以选择性地标识所需传输的在所述高速缓存寄存器中最后的数据页面的有效数据单元
。
附图说明
[0007]图1示意性地示出了根据本公开的一个实施例的非易失性存储系统
。
[0008]图2示意性地示出了根据本公开的一个实施例的非易失性存储器设备中的多个平面
。
[0009]图3示意性地示出了根据本公开的一个实施例中的读取操作的不同阶段
。
[0010]图4示意性地示出了根据本公开的一个实施例的
NAND
接口控制器
。
[0011]图
5A、5B
和
5C
示出了根据本公开的一个实施例的读取操作的不同阶段中的命令序列和数据传输
。
[0012]图6是根据本公开的一个实施例中的为垃圾回收的执行有效数据单元获取的过程的流程图
。
具体实施方式
[0013]现在将参考附图详细描述根据本申请的具体实施例
。
为了一致性，各个图中的相同元件由相同的附图标记表示
。
[0014]本公开提供了为基于非易失性存储器设备的存储系统的垃圾回收执行有效数据单元获取的系统和方法
。
如这里所使用的，非易失性存储器设备可以是计算机存储设备，其可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种方法，其特征在于，包括：从处理器向非易失性存储器设备接口控制器发送命令，以在非易失性存储器设备上执行读取操作，用于对多个块进行垃圾回收过程，所述命令与标识有效数据单元在所述多个块内各自页面中的位置的位图一起发送，所述多个块跨所述非易失性存储器设备的多个平面分布；向所述非易失性存储器设备发出初始批的多平面读取命令，所述初始批的多平面读取命令请求所述非易失性存储器设备从所述多个平面中的每一个平面读取一个数据页面到所述非易失性存储器设备的高速缓存寄存器中；基于所述位图和数据传输命令的数据单元大小来获得指定列地址以选择性地标识所需传输的有效数据单元；向所述非易失性存储器设备发出后续批的多平面高速缓存读取命令和其后的数据传输命令，所述数据传输命令包括所述指定列地址，以选择性地标识从所述非易失性存储器设备传输到所述高速缓存寄存器中的所述数据页面的有效数据单元以及向所述非易失性存储器设备发出高速缓存读取结束命令和其后的最后一组数据传输命令，所述最后一组的数据传输命令包括最后一组指定列地址，以选择性地标识所需传输的在所述高速缓存寄存器中的最后的数据页面的有效数据单元
。2.
如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括基于所述位图确定所述非易失性存储器设备的哪个平面不具有任何有效数据单元，并且从所述读取操作中排除不具有至少一个有效数据单元的平面
。3.
如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：从所述处理器向所述非易失性存储器设备接口控制器发送多平面数据传输命令以开始数据传输
。4.
如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非易失性存储器设备接口控制器包括垃圾回收命令处理器，并且所述方法进一步包括：解析所述位图从而为所述多个块中的每个块内的有效数据单元生成指定列地址和最后一组指定列地址
。5.
如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述垃圾回收命令处理器包括多个命令解析器，每个命令解析器负责不同的通道，所述方法还可以包括：在所述非易失性存储器设备接口控制器内部，从所述处理器接收到的命令和位图将基于所述垃圾回收过程选择哪个通道被调度到相对应的命令解析器
。6.
如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述垃圾回收命令处理器被配置为自动分离所述读取操作的命令阶段和数据传输阶段
。7.
如权利要求4所述的方法，其特征在于，获得指定列地址以选择性地标识所需传输的有效数据单元包括：获得用于所述数据传输命令的所述数据单元
(DU)
大小；以及计算
DUi
的指定列地址为
(i
‑
1)*DU
大小，其中“i”是页面中
DU
的索引并从1开始
。8.
如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始批的多平面读取命令和后续批的多平面高速缓存读取命令中的页面地址对于每一批分别是相同的页面地址
。9.
如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始批的多平面读取命令和后续批的多平面高速缓存读取命令中的至少一批中的页面地址包括用于两个不同平面的两个不同页
面地址
。10.
如权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述非易失性存储器设备的数据传输时，跳过所述位图中被标识为无效的数据单元
。11.
一种非易失性存储系统，其特征在于，包括：存储器控制器，包括处理器和非易失性存储器接口控制器；以及非易失性存储器设备，所述非易失性存储器设备耦合到所述存储器控制器，其中所述处理器被配置为向所述非易失性存储器设备接口控制器发送命令，以在所述非易失性存储器设备上执行读取操作，用于对多个块进行垃圾回收过程，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，请求不公布姓名，
申请(专利权)人：英韧科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：