MLC自RAID閃速數據保護方案制造技術

一種在MLC多電平單元閃存裝置中保護基于頁的存儲數據的二維自RAID方法。該保護方案包括：在每個數據頁上保留一個奇偶校驗扇區，保留一個奇偶校驗頁作為列奇偶校驗，選擇特定數量的頁以形成奇偶校驗組，把針對存儲在奇偶校驗組的頁中的數據的組奇偶校驗值寫到奇偶校驗頁中。奇偶校驗扇區代表在第一維度應用RAID技術。組偶校驗代表在第二維度應用RAID技術。因為可能由二維RAID數據恢復損壞的數據扇區，所以實現了數據保護。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本文描述的專利技術涉及半導體閃存中的數據存儲管理，具體地講，涉及一種在電源中斷的情況下防止多電平單元(MLC)存儲裝置中的數據損壞的數據存儲保護方法。
技術介紹
當前的企業級海量存儲依賴于硬盤驅動器，硬盤驅動器通常以3. 5”形狀系數、15000rpm主軸電機以及73GB和450GB之間的存儲容量為特征。機械設計采用具有單個致 動器和在8個表面上移動的8個讀/寫頭的傳統的硬盤驅動器。頭/介質技術的約束把讀/寫能力限制于一次僅使用一個有效的頭。發送給驅動器的所有數據請求以串行方式處理，在操作之間具有較長延遲，因為致動器把讀/寫頭移動至所需的位置并且介質旋轉以使數據位于讀/寫頭下方。在企業海量存儲環境中，固態存儲裝置很有吸引力。對于該環境，閃存是各種固態存儲裝置之中的很好的候選，因為它沒有與硬盤驅動器關聯的機械延遲，由此能夠實現更高的性能和相應地更低的成本以及電源和空間的更好的使用。閃存是一種形式的非易失性存儲器，即EEPR0M(電可擦除可編程只讀存儲器)。閃存陣列中的存儲單元通常包括形成在基底中的具有控制柵以及漏極和源極擴散區域的晶體管。晶體管具有位于控制柵下方的浮動柵，因此形成電子存儲裝置。溝道區域位于浮動柵下方，由溝道和浮動柵之間的絕緣層(例如，隧穿氧化層)隔離。通過在絕緣層上施加足夠高的電場，能夠克服由絕緣層施加的阻止電荷載流子移動進入或離開浮動柵的能壘。存儲在浮動柵中的電荷確定單元的閾值電壓(Vt)，其代表單元的存儲的數據。存儲在浮動柵中的電荷使得單元具有更高的vt。為了把單元的Vt改變為更高或更低的值，通過在控制柵、漏極和源極擴散區域以及溝道區域施加合適的電壓，增加或減少存儲在浮動柵中的電荷。合適的電壓使得電荷在這些區域中的一個或多個區域之間移動以及通過絕緣層移動至浮動柵。單電平單元(SLC)閃存裝置具有單個閾值電壓Vt，并且能夠在每個單元存儲一位的數據。多電平單元(MLC)閃存裝置中的存儲單元具有多個閾值電壓，并且根據存儲在浮動柵中的電荷的量，能夠代表超過一位的數據。因為MLC閃存裝置能夠實現在每個單元存儲多個數據位，所以可容易地實現高密度海量存儲應用(諸如，512Mb及以上)。在典型的四電平兩位MLC閃存裝置中，單元閾值電壓Vt能夠設置為代表數據“00”、“01”、“ 10”和“ 11”的四個電平中的任何電平。為了把存儲單元編程為給定電平，單元可以被多次編程。在每次寫之前，擦除閃存陣列以把陣列中的每個單元重置為默認狀態。結果，共享同一單元的多個數據位和它們的電子狀態(因此，它們的閾值電壓Vt)互相依賴，從而意料不到的電源中斷能夠產生不可預測的后果。存儲單元的電子狀態的變化也在真實系統中的閾值電壓的范圍內產生變化。以下的表I顯示兩位MLC中的電子狀態和閾值電壓范圍。表I兩位MLC存儲單元中的閾值電壓和位值權利要求1.一種管理多電平單元閃存的方法，該多電平單元閃存邏輯上被組織為包括具有多個頁的塊，每個頁包括多個扇區，該方法包括 (a)在每個頁中選擇奇偶校驗扇區； (b)把塊的頁分配至一個或多個組并在每個組中選擇奇偶校驗頁； (c)對于每個頁，針對存儲在頁的扇區中的數據計算扇區奇偶校驗值并把扇區奇偶校驗值存儲在頁的奇偶校驗扇區中；以及 (d)計算存儲在組的頁中的數據的組奇偶校驗值并把組奇偶校驗值存儲在奇偶校驗頁中。2.如權利要求I所述的管理閃存的方法，還包括 (e)對于每個組重復步驟(C)和(d)。3.如權利要求2所述的管理閃存的方法，其中每個頁的每個扇區被分配扇區編號，該方法還包括 (f)選擇列奇偶校驗頁，并且對于每個扇區編號，針對塊的頁中的該扇區編號的所有扇區計算列奇偶校驗。4.如權利要求I所述的方法，其中每個多電平單元由塊的至少兩頁共享。5.如權利要求I所述的方法，其中每個組包括8頁。6.如權利要求4所述的方法，其中共享每個多電平單元的頁被分配到不同的組。7.如權利要求6所述的方法，其中每個組被分配組編號，并且其中共享多電平單元的頁被分配連續的組編號。8.如權利要求7所述的方法，其中分配給一個或多個組的頁的數量是分配給塊的其余的每個組的頁的數量的一半。9.一種管理多電平單元閃存的方法，該多電平單元閃存以邏輯方式組織為一個或多個塊，每個塊具有多個頁，每個頁包括多個扇區，該方法包括 (a)從塊中選擇奇偶校驗塊； (b)在每個頁中選擇奇偶校驗扇區； (c)把塊的頁分配至多個組； (d)對于每個頁，針對存儲在每個頁中的扇區中的數據計算扇區奇偶校驗值并把扇區奇偶校驗值存儲在奇偶校驗扇區中； (e)在完成把數據寫到組的所有頁中之前，針對組中的頁的子集計算子集組奇偶校驗；以及 (f)把子集組奇偶校驗存儲在奇偶校驗塊中。10.如權利要求9所述的方法，還包括下述步驟 (h)重復步驟⑷至⑴。11.如權利要求9所述的方法，其中每個頁的每個扇區被分配扇區編號，該方法還包括 (f)選擇列奇偶校驗頁，并且對于每個扇區編號，針對塊的頁中的該扇區編號的所有扇區計算列奇偶校驗。12.如權利要求9所述的方法，其中每個組包括8頁。13.如權利要求9所述的方法，其中每個多電平單元由同一組的兩頁共享。14.如權利要求9所述的方法，其中所述奇偶校驗塊位于閃存外面。15.如權利要求9所述的方法，其中所述奇偶校驗塊位于非易失性存儲器上。16.如權利要求9所述的方法，其中寫到奇偶校驗塊中的組的子集組奇偶校驗在數據被完全寫到該組的頁中之后被擦除。17.如權利要求9所述的方法，其中寫到奇偶校驗塊中的組的子集組奇偶校驗在數據被完全寫到該組的頁中之后被保存。18.如權利要求9所述的方法，其中根據組的一半的頁中的數據計算子集組奇偶校驗。19.一種可根據如權利要求I所述的方法工作的閃存數據存儲系統。20.一種可根據如權利要求9所述的方法工作的閃存數據存儲系統。21.—種管理多電平單元閃存的方法，該多電平單元閃存以邏輯方式組織為塊，每個塊包括多個頁，每個頁包括多個順序編號的扇區，該方法包括 (a)以預定速度在頁上對數據編程以及擦除數據； (b)針對塊的每個頁檢測錯誤率并基于錯誤率識別一組高錯誤頁；以及 (c)在識別的高錯誤頁上對數據編程以及擦除數據時，應用比所述預定速度慢的速度。22.—種管理包括感測電路的多電平單元閃存的方法，包括 (a)使用第一感測電壓檢測多電平單元的電荷水平，并編制第一感測電壓和每個多電平單元的每個電荷水平之間的第一相關表； (b)選擇低于第一感測電壓的第二感測電壓并使用第二感測電壓檢測多電平單元的電荷水平，并且編制第二感測電壓和每個多電平單元的每個電荷水平之間的相關表； (c)用第二相關表替換第一相關表。全文摘要一種在MLC多電平單元閃存裝置中保護基于頁的存儲數據的二維自RAID方法。該保護方案包括在每個數據頁上保留一個奇偶校驗扇區，保留一個奇偶校驗頁作為列奇偶校驗，選擇特定數量的頁以形成奇偶校驗組，把針對存儲在奇偶校驗組的頁中的數據的組奇偶校驗值寫到奇偶校驗頁中。奇偶校驗扇區代表在第一維度應用RAID技術。組偶校驗代表在第二維度應用RAID技術。因為可能由二維RAID數據恢復損壞的數據扇區，所以實現了數據保護。文檔編號G06F12/02GK102906712SQ20118本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：A·K·歐伯瑞士，D·A·普林斯，
申請(專利權)人：閃迪企業知識產權有限責任公司，
類型：
國別省市：