一种UFS存储设备中UFS芯片健康度的度量方法及系统与流程

本发明属于存储技术领域，更具体地，涉及一种ufs存储设备中ufs芯片健康度的度量方法及系统。

背景技术：

ufs(universalflashstorage，通用闪存存储)是新一代嵌入式闪存技术，它既代表一种存储标准，也表示一类使用该存储标准的存储设备。相比传统磁盘，ufs存储设备具有高性能、低能耗、抗震动和尺寸小等优点，在手机、平板等嵌入式设备中有着明显优势和广泛应用。

ufs存储设备利用ufs芯片存储数据，ufs芯片的主要存储介质是nandflash，nandflash存在有限的p/e次数(可编程/擦除次数)。ufs芯片会随着使用被不断的磨损，磨损到一定程度后，ufs芯片将发生故障或失效，此时将导致整个ufs存储设备不可用，甚至会导致数据丢失等严重后果。因此，实时监测ufs芯片的健康状况有着极其重要的意义。使用健康度可以对ufs芯片的健康状况进行量化表示，在ufs芯片的使用过程中，其健康度会不断下降，其性能表现也会因此受到影响。实时、准确地度量ufs芯片的健康度，对于ufs芯片的寿命预测、强弱分级以及提高数据存储安全性等有着重要的意义。

现有的用于度量ufs芯片健康度的方法，主要是通过统计学方法，通过对大量的历史数据进行分析统计，获取特征参数与ufs芯片失效特征之间的关系。一方面，这些基于统计学的度量方法，需要大数据作支撑，因此测试周期往往较长；另一方面，这些基于统计学的度量方法，往往只能根据预测寿命的长短将ufs芯片分为强ufs芯片和弱ufs芯片，而无法地提供ufs芯片的健康度值，进一步也无法基于这一度量结果对ufs芯片进行准确的寿命预测和分级。此外，由于实际情况中，ufs芯片的失效特征提取困难，采用现有的基于统计学的方法对ufs存储设备中的ufs芯片进行度量，其度量结果的准确度往往得不到保证。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种ufs存储设备中ufs芯片健康度的度量方法及系统，其目的在于，实时、准确地度量ufs存储设备中ufs芯片的健康度，为ufs存储设备的数据安全性提供可靠的支持。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种ufs存储设备中ufs芯片健康度的度量方法，包括：

(1)向待测ufs存储设备中写入预定数据量的数据；

(2)根据待测ufs存储设备在写入数据前、后的属性参数获得用于表征其中ufs芯片的可用容量的第一特征参数，以及用于表征ufs芯片的磨损程度的第二特征参数；

(3)以第一特征参数和第二特征参数为输入信息，利用预先定义的度量模型对ufs芯片的健康度进行度量，以得到待测ufs存储设备中ufs芯片当前的健康度值；

其中，度量模型用于根据表征ufs芯片的可用容量和磨损程度的参数度量该ufs芯片的健康度，其度量结果与ufs芯片的可用容量正相关，且与ufs芯片的磨损程度反相关。

ufs存储设备在逻辑上可分为接口模块、主控模块和存储介质模块，实际使用中，只有存储介质模块失效，才会导致所存储的用户数据丢失，影响到数据安全性；ufs存储设备中，ufs芯片即位于存储介质模块，实时、准确地度量ufs芯片的健康度，就能够为ufs存储设备的数据安全性提供可靠的支持。本发明通过数据写入的方法获取用于表征ufs芯片的可用容量和磨损程度的特征参数，并以这些特征参数为输入，利用度量模型对ufs芯片的健康度进行度量，由于可用容量和磨损程度与ufs芯片的健康度直接相关，并且所使用的度量模型的度量结果与ufs芯片的实际失效特征相一致，本发明在对ufs芯片的健康度进行度量时，能够排除干扰信息，较为准确地获取到ufs芯片的健康度，并且避免了对大数据的依赖，大大缩短了测试周期，因此能够做到实时度量。总的来说，本发明能够实时、准确地度量ufs存储设备中ufs芯片的健康度，为ufs存储设备的数据安全性提供可靠的支持。

进一步地，步骤(1)中，写入的数据覆盖到待测ufs存储设备的所有块；

ufs芯片中，擦除操作以块为单位执行，在整个ufs存储设备中，不同的块可能存在较大的性能差异，写入的数据覆盖到待测ufs存储设备的所有块，能够保证所获取到的特征参数从整体上反映ufs芯片的可用容量和磨损程度，从而保证了对ufs芯片健康度进行度量的准确性。

进一步地，第一特征参数为写入数据后待测ufs存储设备的可用块数；第二特征参数为写入数据后待测ufs存储设备的原始误码率，与写入数据前待测ufs存储设备的原始误码率之差。

作为进一步优选地，度量模型为：

其中，f1和f2分别表示第一特征参数和第二特征参数，health表示对应的ufs芯片健康度值；

上述基于分数模型的度量模型，能够根据特征参数准确获取ufs芯片的健康度值，同时简化了计算。

进一步地，本发明所提供的ufs存储设备中ufs芯片的健康度度量方法，还包括：

若度量得到的ufs芯片的健康度值health＜hth，则判定待测ufs存储设备中的ufs芯片即将失效；

其中，hth为预设的健康阈值。

进一步地，本发明所提供的ufs存储设备中ufs芯片的健康度度量方法，还包括：

度量得到ufs芯片的健康度值health后，根据预测待测ufs存储设备中ufs芯片的剩余使用寿命；

其中，hmax为ufs存储设备开始使用时其中ufs芯片的健康度值，hmin为ufs存储设备失效时其中ufs芯片的健康度值，l0为ufs存储设备的标称使用寿命，l为预测的ufs芯片的剩余使用寿命。

进一步地，本发明所提供的ufs存储设备中ufs芯片的健康度度量方法，还包括：

根据度量得到ufs芯片的健康度值health判定ufs芯片的健康等级；

其中，不同的健康等级对应不同的健康度值取值范围。

按照本发明的另一个方面，提供了一种ufs存储设备中ufs芯片健康度的度量系统，包括：数据写入模块、特征参数获取模块以及度量模块；

数据写入模块，用于向待测ufs存储设备中写入预定数据量的数据；

特征参数获取模块，用于根据待测ufs存储设备在写入数据前、后的属性参数获得用于表征其中ufs芯片的可用容量的第一特征参数，以及用于表征ufs芯片的磨损程度的第二特征参数；

度量模块，用于以第一特征参数和第二特征参数为输入信息，利用预先定义的度量模型对ufs芯片的健康度进行度量，以得到待测ufs存储设备中ufs芯片当前的健康度值；

其中，度量模型用于根据表征ufs芯片的可用容量和磨损程度的参数度量该ufs芯片的健康度，其度量结果与ufs芯片的可用容量正相关，且与ufs芯片的磨损程度反相关。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：

(1)本发明所提供的ufs存储设备中ufs芯片健康度的度量方法及系统，通过数据写入的方法获取用于表征ufs芯片的可用容量和磨损程度的特征参数，并以这些特征参数为输入，利用度量模型对ufs芯片的健康度进行度量，由于可用容量和磨损程度与ufs芯片的健康度直接相关，并且所使用的度量模型的度量结果与ufs芯片的实际失效特征相一致，本发明在对ufs芯片的健康度进行度量时，能够排除干扰信息，较为准确地获取到ufs芯片的健康度，并且避免了对大数据的依赖，大大缩短了测试周期，因此能够做到实时度量。总的来说，本发明能够实时、准确地度量ufs存储设备中ufs芯片的健康度，为ufs存储设备的数据安全性提供可靠的支持。

(2)本发明所提供的ufs存储设备中ufs芯片健康度的度量方法及系统，写入的数据覆盖到待测ufs存储设备的所有块，能够保证所获取到的特征参数从整体上反映ufs芯片的可用容量和磨损程度，从而保证了对ufs芯片健康度进行度量的准确性。

(3)本发明所提供的ufs存储设备中ufs芯片健康度的度量方法及系统，在其优选方案中，采用基于分数模型的度量模型，能够根据特征参数准确获取ufs芯片的健康度值，同时简化了计算。

(4)本发明所提供的ufs存储设备中ufs芯片健康度的度量方法及系统，基于所度量得到的ufs芯片的健康度值，还可实现对ufs芯片的寿命预测和分级，为ufs存储设备出厂之后的可靠使用，以及ufs存储设备出厂之前的产线筛选、质量评级等应用，均提供了可靠的支持。

附图说明

图1为现有的ufs存储设备的逻辑架构示意图；

图2为本发明实施例提供的ufs存储设备中ufs芯片健康度的度量方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明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。

在详细解释本发明的技术方案之前，先对本发明所涉及到的ufs存储设备的逻辑架构进行简要介绍。ufs存储设备的逻辑架构如图1所示，在逻辑上可分为接口模块(interface)、主控模块(controller)和存储介质模块(nandflash)；其中，接口模块用于完成与主机设备的通信，主控模块用于管理闪存和执行主机命令，存储介质模块用于存储数据；实际使用中，只有存储介质模块失效，才会导致所存储的用户数据丢失，影响到数据安全性；ufs存储设备中，ufs芯片即位于存储介质模块，实时、准确地度量ufs芯片的健康度，就能够为ufs存储设备的数据安全性提供可靠的支持。

基于图1所示的ufs存储设备的逻辑架构，本发明所提供的ufs存储设备中ufs芯片健康度的度量方法，如图2所示，包括：

(1)向待测ufs存储设备中写入预定数据量的数据；

在一个可选的实施方式中，步骤(1)中，写入的数据覆盖到待测ufs存储设备的所有块；

ufs芯片中，擦除操作以块为单位执行，在整个ufs存储设备中，不同的块可能存在较大的性能差异，写入的数据覆盖到待测ufs存储设备的所有块，能够保证所获取到的特征参数从整体上反映ufs芯片的可用容量和磨损程度，从而保证了对ufs芯片健康度进行度量的准确性；

(2)根据待测ufs存储设备在写入数据前、后的属性参数获得用于表征其中ufs芯片的可用容量的第一特征参数，以及用于表征ufs芯片的磨损程度的第二特征参数；

在一个可选的实施方式中，第一特征参数为写入数据后待测ufs存储设备的可用块数；第二特征参数为写入数据后待测ufs存储设备的原始误码率，与写入数据前待测ufs存储设备的原始误码率之差；

上述特征参数的选择方案，仅仅是一种较为优选的方案，不应理解为对本发明的唯一限定，其他可用于表征ufs芯片存储容量和磨损程度的参数，也可以用于本发明；

(3)以第一特征参数和第二特征参数为输入信息，利用预先定义的度量模型对ufs芯片的健康度进行度量，以得到待测ufs存储设备中ufs芯片当前的健康度值；

其中，度量模型用于根据表征ufs芯片的可用容量和磨损程度的参数度量该ufs芯片的健康度，其度量结果与ufs芯片的可用容量正相关，且与ufs芯片的磨损程度反相关；

在一个可选的实施方式中，度量模型具体为：

其中，f1和f2分别表示第一特征参数和第二特征参数，health表示对应的ufs芯片健康度值；

上述基于分数模型的度量模型，能够根据特征参数准确获取ufs芯片的健康度值，同时简化了计算；

上述基于分数模型的度量模型，仅为一种优选的度量模型，不应理解为对本发明的唯一限定；只要能保证度量结果与ufs芯片的实际失效模式相一致，即度量结果与ufs芯片的可用容量正相关，且与ufs芯片的磨损程度反相关，其他具体的度量模型也可应用于本发明中；例如，可进一步根据可用用量和磨损程度对ufs芯片健康度的影响程度，给第一特征参数和第二特征参数分配相应的权重系数；其他具体模型在此将不作一一列举。

上述ufs存储设备中ufs芯片健康度的度量方法，通过数据写入的方法获取用于表征ufs芯片的可用容量和磨损程度的特征参数，并以这些特征参数为输入，利用度量模型对ufs芯片的健康度进行度量，由于可用容量和磨损程度与ufs芯片的健康度直接相关，并且所使用的度量模型的度量结果与ufs芯片的实际失效特征相一致，上述ufs存储设备中ufs芯片健康度的度量方法在对ufs芯片的健康度进行度量时，能够排除干扰信息，较为准确地获取到ufs芯片的健康度，并且避免了对大数据的依赖，大大缩短了测试周期，因此能够做到实时度量。总的来说，上述ufs存储设备中ufs芯片健康度的度量方法能够实时、准确地度量ufs存储设备中ufs芯片的健康度，为ufs存储设备的数据安全性提供可靠的支持。

为判定ufs存储设备中的ufs芯片是否即将失效，上述ufs存储设备中ufs芯片健康度的度量方法，还可包括：

若度量得到的ufs芯片的健康度值health＜hth，则判定待测ufs存储设备中的ufs芯片即将失效；

其中，hth为预设的健康阈值；健康阈值hth可根据实际的数据安全性需求相应设定。

为了实现对ufs存储设备中ufs芯片的寿命预测，上述ufs存储设备中ufs芯片健康度的度量方法，还可包括：

度量得到ufs芯片的健康度值health后，根据预测待测ufs存储设备中ufs芯片的剩余使用寿命；

其中，hmax为ufs存储设备开始使用时其中ufs芯片的健康度值，hmin为ufs存储设备失效时其中ufs芯片的健康度值，l0为ufs存储设备的标称使用寿命，l为预测的ufs芯片的剩余使用寿命。

为实现对ufs存储设备中ufs芯片的健康度分级，上述ufs存储设备中ufs芯片健康度的度量方法，还可包括：

根据度量得到ufs芯片的健康度值health判定ufs芯片的健康等级；

其中，不同的健康等级对应不同的健康度值取值范围。

上述ufs存储设备中ufs芯片健康度的度量方法，基于所度量得到的ufs芯片的健康度值，实现了对ufs芯片的寿命预测和分级，为ufs存储设备出厂之后的可靠使用，以及ufs存储设备出厂之前的产线筛选、质量评级等应用，均提供了可靠的支持。

本发明还提供了一种ufs存储设备中ufs芯片健康度的度量系统，用于实现上述ufs存储设备中ufs芯片健康度的度量方法，该度量系统包括：数据写入模块、特征参数获取模块以及度量模块；

数据写入模块，用于向待测ufs存储设备中写入预定数据量的数据；

特征参数获取模块，用于根据待测ufs存储设备在写入数据前、后的属性参数获得用于表征其中ufs芯片的可用容量的第一特征参数，以及用于表征ufs芯片的磨损程度的第二特征参数；

度量模块，用于以第一特征参数和第二特征参数为输入信息，利用预先定义的度量模型对ufs芯片的健康度进行度量，以得到待测ufs存储设备中ufs芯片当前的健康度值；

其中，度量模型用于根据表征ufs芯片的可用容量和磨损程度的参数度量该ufs芯片的健康度，其度量结果与ufs芯片的可用容量正相关，且与ufs芯片的磨损程度反相关；

在本发明实施例中，各模块的具体实施方式，可参考上述方法实施例中的描述，在此将不作复述。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。