使用读取阈值表提高闪存利用率的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本文公开的实施方式总体上涉及用于提高闪存利用率的方法和系统。更具体地，本文公开的实施方式涉及用于从持久性存储器读取数据的方法以及与该方法相关联的一种系统和一种非临时计算机可读介质。
【背景技术】
[0002]用于存储系统的一个重要性能度量是与检索存储在存储系统中的数据有关的延迟。存储系统的性能随着读取延迟的减小而改善。如果存储系统能够可靠地从存储介质检索无错误数据，则可以减小用于存储系统的读取延迟。当未检索到无错误数据时，存储系统可执行附加动作以便从检索数据去除错误。例如，存储系统可使用诸如纠错码(ECC)和/或RAID之类的纠错机制来从检索数据去除错误或者另外生成无错误数据。纠错机制的使用导致读取延迟的增加，其伴随有相应的性能下降。
【发明内容】
[0003]—般地，在一方面，本发明涉及一种用于从持久性存储器读取数据的方法，所述方法包括从客户端接收用于数据的客户端读请求，其中，所述客户端读请求包括逻辑地址，确定对应于所述逻辑地址的物理地址，其中，所述物理地址包括用于持久性存储器中的物理页的页号，使用选自由所述物理地址和所述逻辑地址组成的组的一个来确定用于所述数据的保持时间，确定与所述物理页相关联的编程/擦除(P/E)循环值，使用所述P/E循环值、所述保持时间、所述页号来获得至少一个读取阈值，向存储模块发布包括所述至少一个读取阈值的控制模块读请求，其中，所述存储模块包括所述物理页，以及使用所述至少一个读取阈值从所述物理页获得所述数据。
[0004]—般地，在一方面，本发明涉及一种系统，包括存储模块，所述存储模块包括存储模块控制器和持久性存储器；以及被可操作地连接到所述存储模块和客户端的控制模块，其中，所述控制模块:从客户端接收用于数据的客户端读请求，其中，所述客户端读请求包括逻辑地址，确定对应于所述逻辑地址的物理地址，其中，所述物理地址包括用于所述持久性存储器中的物理页的页号，使用选自由所述物理地址和所述逻辑地址组成的组中的一个来确定用于存储在所述物理页上的所述数据的保持时间，确定与所述物理页相关联的编程/擦除(P/E)循环值，使用所述P/E循环值、所述保持时间以及所述页号来获得至少一个读取阈值；以及向所述存储模块发布包括所述至少一个读取阈值的控制模块读请求，其中，所述存储模块包括所述物理页，其中，所述存储模块:接收所述控制模块读请求；以及使用所述控制模块读请求中的所述至少一个读取阈值从所述物理页获得所述数据。
[0005]—般地，在一方面，本发明涉及一种包括计算机可读程序代码的非临时计算机可读介质，计算机可读程序代码在被计算机处理器执行时使得计算机处理器能够:从客户端接收用于数据的客户端读请求，其中，所述客户端读请求包括逻辑地址，确定对应于所述该逻辑地址的物理地址，其中，所述物理地址包括用于持久性存储器中的物理页的页号，使用选自由所述物理地址和所述逻辑地址组成的组中的一个来确定用于所述数据的保持时间，确定与所述物理页相关联的编程/擦除(P/E)循环值，使用所述P/E循环值、所述保持时间以及所述页号来获得至少一个读取阈值，向存储模块发布包括所述至少一个读取阈值的控制模块读请求，其中，所述存储模块包括所述物理页，以及使用所述至少一个读取阈值从所述物理页获得所述数据。
[0006]根据以下描述和所附权利要求，本发明的其它方面将是显而易见的。
【附图说明】
[0007]图1A-1C示出了根据本发明的一个或多个实施方式的系统。
[0008]图2示出了根据本发明的一个或多个实施方式的存储设备。
[0009]图3示出了根据本发明的一个或多个实施方式的存储模块。
[0010]图4示出了根据本发明的一个或多个实施方式的各种部件之间的关系。
[0011]图5A-5B示出了根据本发明的一个或多个实施方式的用于从存储模块读取数据的方法。
[0012]图6A-6B示出了根据本发明的一个或多个实施方式的示例。
【具体实施方式】
[0013]现在将参考附图来详细地描述本发明的【具体实施方式】。在本发明的实施方式的以下详细描述中，阐述了许多特定细节以便提供本发明的更透彻理解。然而，对于本领域的技术人员将而言将显而易见的是可在没有这些特定细节的情况下实施本发明。在其它情况下，并未详细地描述众所周知的特征以避免不必要地使本描述复杂化。
[0014]在图1-6B的以下描述中，在本发明的各种实施方式中，相对于附图描述的任何部件可等价于相对于任何其它图描述的一个或多个类似名称的部件。简洁起见，将不会相对于每个图的这些部件重复描述。因此，通过引用而结合每个图的部件的每个实施方式并假定为可选地存在于具有一个或多个类似名称的部件的每个图内。另外，根据本发明的各种实施方式，图的部件的任何描述将被解释为除相对于任何其它图中的相应类似名称部件所述的实施方式之外、与之相结合或作为其替代可实现的可选实施方式。
[0015]一般地，本发明的实施方式涉及一种通过在闪速存储器的寿命内动态地修改读取阈值来增加固态存储器的利用率。更具体地，本发明的实施方式涉及使用P/E循环值、保持时间以及页号以便确定(一个或多个)适当的读取阈值以在读取先前已被存储在固态存储器中的数据时使用。基于每个读请求而动态地改变读取阈值允许从固态存储器将检索更多无错误数据。当从固态存储器检索到无错误数据时，不需要执行纠错机制。作为结果，系统的性能提升。
[0016]以下描述对用于实现本发明的一个或多个实施方式的一个或多个系统和方法进行描述。
[0017]图1A-1C示出了根据本发明的一个或多个实施方式的系统。参考图1A，该系统包括被可操作地连接到存储设备102的一个或多个客户端(客户端A 100A、客户端Μ 100Μ)。
[0018]在本发明的应实施方式中，客户端100Α、100Μ对应于包括向存储设备102发布读请求和/或向存储设备102发布写请求的功能的任何物理系统。虽然在图1Α中未示出，但客户端100A、100M中的每一个可包括客户端处理器(未示出)、客户端存储器(未示出)以及实现本发明的一个或多个实施方式所需的任何其它软件和/或硬件。
[0019]在本发明的一个实施方式中，客户端100A — 100M被配置成执行包括文件系统的操作系统(0S)。文件系统提供了用于从存储设备102进行文件的存储和检索的机制。更具体地，文件系统包括执行所需动作以向存储设备发布读请求和写请求的功能。文件系统还提供了编程界面以使得能够创建和删除文件、读和写文件、在文件内执行查找、创建和删除目录、管理目录内容等。另外，文件系统还提供了管理界面以创建和删除文件系统。在本发明的一个实施方式中，为了访问文件，操作系统(经由文件系统)通常提供文件操作界面以在每个文件内部打开、关闭、读取和写入数据，和/或操作相应元数据。
[0020]继续图1A的讨论，在本发明的一个实施方式中，客户端100A、100M被配置使用以下协议中的一个或多个与存储设备102通信:外围部件互连(PCI)、快速PCI(PCIe)、扩展PCI (PC1-X)、快速非易失性存储器(NVMe)、快速PCI结构上的快速非易失性存储器(NVMe)、以太网结构上的快速非易失性存储器(NVMe)、以及无限带宽结构上的快速非易失性存储器(NVMe)。本领域的技术人员将认识到本发明不限于上述协议。
[0021]在本发明的一个实施方式中，存储设备102是一种包括易失性和持久性存储器且被配置成从一个或多个客户端100A、100M读请求和/或写请求的服务的系统。下面在图2中描述存储设备102的各种实施方式。
[0022]参考图1B，图1B示出了其中将客户端100A、100M连接到以网状配置(在图1B中表示为存储设备网格104)布置的多个存储设备104A、104B、104C、104D的系统。如图1B中所示，以完全连接网状配置示出了存储设备网格104—一亦即，存储设备网格104中的每个存储设备104A、104B、104C、104D被直接地连接到存储设备网格104中的每个其它存储设备104A、104B、104C、104D。在本发明的一个实施方式中，可将客户端100A、100M中的每一个直接地连接到存储设备网格104中的一个或多个存储设备104A、104B、104C、104D。本领域的技术人员将认识到在不脱离本发明的情况下可使用其它网状配置(例如，部分连接网格)来实现存储设备网格。
[0023]参考图1C，图1C示出了客户端100A、100M被连接到以扇出配置布置的多个存储设备104A、104B、104C、104D的系统。在此配置中，每个客户端100A、100M被连接到一个或多个存储设备104A、104B、104C、104D ;然而，在单独存储设备104A、104B、104C、104D之间不存在通信。
[0024]本领域的技术人员将认识到虽然图1A-1C示出了被连接到有限数目的客户端的存储设备，但在不脱离本发明的情况下可将该存储设备连接到任何数目的客户端。本领域的技术人员将认识到虽然图1A — 1C示出了各种系统配置，但本发明不限于上述系统配置。此外，本领域的技术人员将认识到在不脱离本发明的情况下可使用任何其它物理连接将客户端(无论系统的配置如何)连接到(一个或多个)存储设备。
[0025]图2示出了根据本发明的一个或多个实施方式的存储设备的实施方式。该存储设备包括控制模块200和存储模块组202。下面描述这些部件中的每一个。一般地，控制模块200被配置成管理来自一个或多个客户端的读请求和写请求的服务。特别地，控制模块被配置成经由Ι0Μ(下面讨论)从一个或多个客户端接收请求，