存儲器系統及控制方法技術方案

本發明專利技術的實施方式提供一種能夠抑制因數據局部性引起的寫入放大倍數增加的存儲器系統及控制方法。實施方式的存儲器系統具備非易失性存儲器和控制器。所述控制器管理無用存儲單元收集次數，所述無用存儲單元收集次數表示針對所述多個塊內包含主機寫入的數據的每個塊，通過所述無用存儲單元收集動作而復制該塊內的數據的次數。所述控制器選擇與相同無用存儲單元收集次數關聯的多個第1塊，作為所述無用存儲單元收集動作的對象塊。所述控制器將所述多個第1塊內的有效數據復制到復制目標空閑塊。所述控制器將在所述多個第1塊的無用存儲單元收集次數加上1后的值，設定為所述復制目標空閑塊的無用存儲單元收集次數。

Memory system and control method

The embodiment of the invention provides a memory system and a control method capable of suppressing the increase of write amplification caused by the locality of data. The memory system of the embodiment has a non-volatile memory and controller. The controller management of garbage collection times, the garbage collection times for each block of the plurality of blocks contained within the host written data, through the number of the garbage collection and replication within the block data. The controller selects a plurality of first blocks associated with the number of times a collection of the same garbage storage units is used as the object block for collecting the action as the garbage storage unit. The controller copies the valid data in the plurality of first blocks to the replication target free block. The controller collects the number of unused storage units in the plurality of first blocks, plus the value after 1, to set the number of unused storage units for the replication target free block.

【技術實現步驟摘要】
存儲器系統及控制方法[相關申請]本申請享有以日本專利申請2015-242997號(申請日：2015年12月14日)為基礎申請的優先權。本申請通過參照該基礎申請而包含基礎申請的全部內容。
本專利技術的實施方式涉及一種控制非易失性存儲器的技術。
技術介紹
近年來，具備非易失性存儲器的存儲器系統廣泛地普及。作為此類存儲器系統之一，眾所周知有基于NAND(NotAND，與非)閃存技術的固態驅動器(SSD，SolidStateDrives)。SSD因其低耗電、高性能等特征，而被用作各種計算機的主存儲器。但，由主機寫入SSD的數據有時存在數據局部性，即，其部分數據被頻繁重寫，而剩余部分不會被頻繁重寫。這種數據局部性會增加SSD的寫入放大倍數，有時會影響SSD的性能及壽命。
技術實現思路
本專利技術的實施方式提供一種能夠抑制因數據局部性引起的寫入放大倍數增加的存儲器系統及控制方法。實施方式的存儲器系統具備非易失性存儲器和控制器，所述控制器構成為，電連接于所述非易失性存儲器，執行所述非易失性存儲器的無用存儲單元收集動作。所述控制器管理無用存儲單元收集次數，所述無用存儲單元收集次數表示針對所述多個塊內包含主機寫入的數據的每個塊，通過所述無用存儲單元收集動作而復制該塊內的數據的次數。所述控制器選擇與相同無用存儲單元收集次數關聯的多個第1塊，作為所述無用存儲單元收集動作的對象塊。所述控制器將所述多個第1塊內的有效數據復制到復制目標空閑塊。所述控制器將在所述多個第1塊的無用存儲單元收集次數加上1后的值，設定為所述復制目標空閑塊的無用存儲單元收集次數。附圖說明圖1是說明實施方式的存儲器系統的構成例的框圖。圖2是所述實施方式的存儲器系統執行的無用存儲單元收集次數管理動作和無用存儲單元收集動作的說明圖。圖3是所述實施方式的存儲器系統中使用的無用存儲單元收集(GC)次數管理列表的例的說明圖。圖4是所述實施方式的存儲器系統基于無用存儲單元收集次數管理列表而執行的無用存儲單元收集對象塊選擇動作的說明圖。圖5是所述實施方式的存儲器系統執行的無用存儲單元收集動作的說明圖。圖6是寫入所述實施方式的存儲器系統的多種數據的例的說明圖。圖7是無用存儲單元收集次數和多種數據間的數據量比例的關系的例的說明圖。圖8是說明所述實施方式的存儲器系統執行的無用存儲單元收集動作的次序的流程圖。圖9是所述實施方式的存儲器系統執行的包含將具有不同無用存儲單元收集次數的2個塊組的有效數據合并的處理的無用存儲單元收集動作的說明圖。圖10是說明所述實施方式的存儲器系統執行的包含將具有不同無用存儲單元收集次數的2個塊組的有效數據合并的處理的無用存儲單元收集動作的次序的流程圖。圖11是只對特定的無用存儲單元收集次數以上的塊組允許合并處理的動作的說明圖。圖12是說明包含只對特定的無用存儲單元收集次數以上的塊組允許合并處理的動作的無用存儲單元收集動作的次序的流程圖。圖13是所述實施方式的存儲器系統執行的對主機的數據寫入用依次分配空閑塊的動作的說明圖。圖14是所述實施方式的存儲器系統使用的塊使用順序管理列表的例的說明圖。圖15是請求向相同LBA(LogicBlockAddress，邏輯塊地址)寫入時所述實施方式的存儲器系統執行的累計數據寫入量算出動作的說明圖。圖16是所述實施方式的存儲器系統執行的累計數據寫入量響應處理的處理序列的說明圖。圖17是說明所述實施方式的存儲器系統執行的累計數據寫入量響應處理的次序的流程圖。圖18是所述實施方式的存儲器系統執行的累計數據寫入量響應處理的其他處理序列的說明圖。圖19是說明所述實施方式的存儲器系統執行的累計數據寫入量響應處理的其他次序的流程圖。圖20是所述實施方式的存儲器系統使用的查找表的例的說明圖。圖21是說明請求向相同LBA寫入時所述實施方式的存儲器系統執行的時間經過響應處理的次序的流程圖。圖22是說明基于從所述實施方式的存儲器系統接收的累計數據寫入量/時間經過信息而由主機執行的處理的次序的例的流程圖。圖23是說明主機的構成例的框圖。圖24是表示包含所述實施方式的存儲器系統和主機的計算機的構成例的圖。具體實施方式以下，參照附圖來說明實施方式。首先，參照圖1來說明包含一實施方式的存儲器系統的信息處理系統1的構成。該存儲器系統是半導體存儲裝置，構成為向非易失性存儲器寫入數據，并從非易失性存儲器讀取數據。該存儲器系統例如作為基于NAND閃存技術的固態驅動器(SSD)3而實現。信息處理系統1包含主機(主機裝置)2和SSD3。主機2是比如服務器、個人計算機這樣的信息處理裝置。SSD3能夠被用作作為主機2發揮功能的信息處理裝置的主存儲器。SSD3可以內置于信息處理裝置，也可以通過纜線或者網絡連接于信息處理裝置。作為用來將主機2和SSD3相互連接的接口，可使用SCSI(SmallComputerSystemInterface，小型計算機系統接口)、SerialAttachedSCSI(SAS，串行連接SCSI)、ATA(AdvancedTechnologyAttachment，高級技術附件)、SerialATA(SATA)、PCIExpress(PCIe)、Ethernet(注冊商標)、Fibrechannel(光纖信道)等。SSD3具備控制器4、非易失性存儲器(NAND存儲器)5、及DRAM(DynamicRandomAccessMemory，動態隨機存取存儲器)6。NAND存儲器5并無限定，可以包含多個NAND閃存存儲芯片。NAND存儲器5包含多個NAND塊(塊)B0～Bm-1。塊B0～Bm-1作為擦除單位發揮功能。塊也被稱為“物理塊”或者“擦除塊”。塊B0～Bm-1包含多個頁(物理頁)。即，塊B0～Bm-1的每一個包含頁P0～Pn-1。NAND存儲器5中，數據的讀取及數據的寫入是以頁單位執行。數據的擦除是以塊單位執行。控制器4經由如Toggle、ONFI之類的NAND接口13，電連接于作為非易失性存儲器的NAND存儲器5。控制器4能作為構成為執行NAND存儲器5的數據管理和NAND存儲器5的塊管理的閃存轉換層(FTL)發揮功能。數據管理包含(1)表示邏輯塊地址(LBA)和物理地址之間的對應關系的映射信息的管理、(2)用來隱藏頁單位的讀取/寫入和塊單位的擦除動作的處理等。LBA和物理地址之間的映射的管理是使用作為邏輯物理地址轉換表發揮功能的查找表(LUT)33而執行。查找表(LUT)33以規定的管理大小單位管理LBA和物理地址之間的映射。來自主機2的寫入命令大多數是請求4K字節的數據寫入。因此，查找表(LUT)33也可以用例如4K字節單位管理LBA和物理地址之間的映射。對應于某個LBA的物理地址表示寫入該LBA的數據的NAND存儲器5內的物理存儲位置。物理地址包含物理塊地址和物理頁地址。物理頁地址對所有頁分配，且物理塊地址對所有塊分配。向頁的數據寫入在1個擦除循環中只能進行一次。因此，控制器4將向相同LBA的寫入(覆寫)映射到NAND存儲器5上的其他頁。即，控制器4向所述其他頁寫入數據。然后，控制器4更新查找表(LUT)33，將該LBA關聯于所述其他頁，并將原來的頁(即曾關聯該LBA的舊數據)無效化。塊管理包含不良塊的管理、本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種存儲器系統，其特征在于具備：非易失性存儲器，包含多個塊；以及控制器，構成為電連接于所述非易失性存儲器，執行所述非易失性存儲器的無用存儲單元收集動作；且所述控制器構成為，管理無用存儲單元收集次數，所述無用存儲單元收集次數表示針對所述多個塊內包含主機寫入的數據的每個塊，通過所述無用存儲單元收集動作而復制該塊內的數據的次數，選擇與相同無用存儲單元收集次數關聯的多個第1塊，作為所述無用存儲單元收集動作的對象塊，將所述多個第1塊內的有效數據復制到復制目標空閑塊，將在所述多個第1塊的無用存儲單元收集次數加上1后的值，設定為所述復制目標空閑塊的無用存儲單元收集次數。

【技術特征摘要】
2015.12.14 JP 2015-2429971.一種存儲器系統，其特征在于具備：非易失性存儲器，包含多個塊；以及控制器，構成為電連接于所述非易失性存儲器，執行所述非易失性存儲器的無用存儲單元收集動作；且所述控制器構成為，管理無用存儲單元收集次數，所述無用存儲單元收集次數表示針對所述多個塊內包含主機寫入的數據的每個塊，通過所述無用存儲單元收集動作而復制該塊內的數據的次數，選擇與相同無用存儲單元收集次數關聯的多個第1塊，作為所述無用存儲單元收集動作的對象塊，將所述多個第1塊內的有效數據復制到復制目標空閑塊，將在所述多個第1塊的無用存儲單元收集次數加上1后的值，設定為所述復制目標空閑塊的無用存儲單元收集次數。2.根據權利要求1所述的存儲器系統，其特征在于：所述多個第1塊包含無效數據量最多的塊、以及與和所述無效數據量最多的塊的無用存儲單元收集次數相同的無用存儲單元收集次數關聯的一個以上的其他塊。3.根據權利要求1所述的存儲器系統，其特征在于：所述控制器構成為，當選擇與相同無用存儲單元收集次數關聯的第1塊組作為所述無用存儲單元收集動作的對象塊時，判定所述第1塊組內的有效數據的總量是否比第1閾值少，當所述第1塊組內的有效數據的總量比所述第1閾值少時，從與比所述第1塊組的無用存儲單元收集次數少1次以上的無用存儲單元收集次數關聯的所有塊組之中，選擇與最大的無用存儲單元收集次數關聯的第2塊組，并將所述第1塊組的有效數據和所述第2塊組內的有效數據復制到所述復制目標空閑塊。4.根據權利要求3所述的存儲器系統，其特征在于：所述第1閾值被設定為表示一個塊內能夠寫入的數據總量的值。5.根據權利要求3所述的存儲器系統，其特征在于：所述控制器構成為，將在所述第1塊組的無用存儲單元收集次數加上1后的值，設定為所述復制目標空閑塊的無用存儲單元收集次數。6.根據權利要求3所述的存儲器系統，其特征在于：所述控制器構成為，將在所述第2塊組的無用存儲單元收集次數加上1后的值，設定為所述復制目標空閑塊的無用存儲單元收集次數。7.根據權利要求1所述的存儲器系統，其特征在于：所述控制器構成為，當選擇與相同無用存儲單元收集次數關聯的第1塊組作為所述無用存儲單元收集動作的對象塊時，判定所述第1塊組內的有效數據的總量是否比第1閾值少，當所述第1塊組內的有效數據的總量比所述第1閾值少時，判定所述第1塊組的無用存儲單元收集次數是否為第2閾值以上，當所述第1塊組的無用存儲單元收集次數為所述第2閾值以上時，從與比所述第1塊組的無用存儲單元收集次數少1次以上的無用存儲單元收集次數關聯的所有塊組之中，選擇與最大的無用...

【專利技術屬性】
技術研發人員：菅野伸一，
申請(專利權)人：株式會社東芝，
類型：發明
國別省市：日本,JP