一种闪存单元的数据存储方法、装置、介质及存储设备与流程

本发明涉及闪存单元、固态存储器、数据存储的相关，尤其是涉及一种闪存单元的数据存储方法、装置、介质及存储设备。

背景技术：

1、非易失内存（non-volatile memory，nvm）是一种新型的存储技术，与传统的sram/dram相比，具有非易失、按字节存取、高存储密度、低静态功耗等优点，读写性能接近dram但可以长久保持数据，但是也存在着读写性能不对称，读远快于写，写入寿命有限的问题。

2、而闪存（flash memory）是一种长寿命的非易失性存储器，即在断电情况下仍能保存所存储的数据信息的存储器，通常被用来保存信息，如被用于在移动电话、数码摄像机、游戏机、mp3播放器、电脑、数码相机等电子产品中保存资料等。

3、闪存是一种电子可擦除可编程的非易失性存储器件。闪存在结构上是由很多块（block）所组成的，每个块中又包括很多页（page），而每个页的基本存储单元是比特（bit）。闪存是以块为单位擦除的，并且是以页为单位读写的。随着编程擦除(program/erase，p/e)次数的增加，闪存单元储存电子的能力减弱，降低了数据存储的可靠性。因此闪存的编程擦除次数是有限的，该问题也被称为闪存的寿命问题。

4、其中nand flash存储器是采用串行的读写方式，每次读写操作都是以页为单位进行的，容量大、价格便宜，适用于存储大量数据，例如移动设备、ssd驱动器和usb闪存驱动器等。根据其不同的工艺技术，nand已经从最早的slc一路发展到如今的mlc、tlc、qlc和plc。

5、按速度价格对比排序：slc>mlc>tlc>qlc>plc。

6、按容量大小对比排序：plc>qlc>tlc>mlc>slc。

7、1、slc，全称为single-level cell，也就是单层存储单元，一单位空间(cell)可以存储1bit数据，也就是1bit/cell，结构相对简单，这也意味着采用slc颗粒的ssd容量注定不会太大，但其单颗粒理论可循环擦写次数(p/e)在10万次以上，也是五种颗粒类型中读写速度最快、读写数据最精确、质量最好、寿命最长，同时造价也最贵的颗粒，一般用于企业级的使用场景。

8、2、mlc，全称为multi level cell，相比slc变成了2位/单元即2bit/cell。这样做的一大优势在于降低了成本，对于消费类ssd，凭借相对合理的容量/价格比，mlc闪存颗粒是个人或家庭计算机的首选，擦写寿命(p/e)约1万次左右。

9、3、tlc，全称为triple level cell，其达到了3位/单元，即每单元可存放3bit数据(3bit/cell)。虽然高储存密度实现了较廉价的大容量格式，但其读写的生命周期被极大地缩短。tlc是目前最常见到的闪存颗粒，应用非常广泛，其擦写寿命(p/e)约1000次左右。虽然在数据上tlc的读写速度，颗粒质量以及寿命都不及slc和mlc，但其成本要低得多，如果作为日常使用其实也能完全满足普通消费者的需求。

10、4、qlc，全称为quad-level cell，四层式存储单元(4bit/cell)，qlc颗粒比tlc拥有更高的存储密度，在成本上也比tlc更低，优势就是容量更大，不过有着致命的缺点就是使用寿命也更短，擦写寿命(p/e)仅能够达到150次左右，目前主要被低端大容量的ssd使用。

11、5、plc，全称为penta-level cell，又称为五层式存储，即每单元可存储5bit数据(5bit/cell)。该闪存颗粒技术目前还不是很成熟，但有希望在未来的几年内逐渐流行，能够为ssd产品带来更大的存储空间和更低的单元存储成本，不过plc的推广可能受限于它的速度和寿命，其擦写寿命(p/e)仅有几十次。

12、因此，完全采用slc或mlc进行存储设备的制作，虽然其寿命长，但是价格高，不利于推广。而完全采用tlc或qlc进行存储设备的制作，虽然其价格便宜，但是擦写寿命相对较短，对于数据的存储不够安全，容易让用户担心设备的使用寿命。

13、公开(公告)号为cn103677654b的中国专利文件公开了一种存储数据的方法及电子设备，所述电子设备中包括用于存储第一数据类型数据的第一存储单元，及与用于存储与所述第一数据类型不同的第二数据类型数据的第二存储单元，所述方法包括：获得待存储数据；确定所述待存储数据的数据类型；判断所述数据类型为所述第一数据类型或所述第二数据类型，获得一判断结果；在所述判断结果表明所述数据类型为所述第一数据类型时，将所述待存储数据存储到所述第一存储单元中；在所述判断结果表明所述数据类型为所述第二数据类型时，将所述待存储数据存储到所述第二存储单元中。

14、公开(公告)号为cn103902226b的中国专利文件公开了一种数据写入方法与系统。数据写入方法用于从主机系统将数据写入具有第一存储单元与第二存储单元的存储装置。数据写入方法包括提供一应用程序特性数据库。接收执行在主机系统的应用程序欲将数据写入存储装置的写入指令。自应用程序特性数据库取得应用程序所对应的数据存取类型。并且依据数据存取类型与存取管理策略选择将数据写入至第一存储单元或第二存储单元。

15、现有技术中，也有利用数据文件的数据类型，来进行不同存储单元的存储，但是还需要额外的进程开销去判断数据类型，容易占用处理器的计算资源。而且基于数据类型的判断非常不准确，比如把文本文件认定为高更改型，但是很多文本文件在编辑完成后，可能再也不会进行修改。而且，上述专利文件主要还是针对当时存储设备普遍容量较低的使用场景进行设计的，而在当下存储设备的容量已经得到较大的提高，只是qlc或plc的擦写寿命(p/e)实在太短，导致用户的使用数据不够安全。

16、因此，如何在现有大容量qlc或plc等存储单元的基础上，去延长其使用寿命，是需要研究并设计更优化的存储方案。

技术实现思路

1、本发明为克服上述情况不足，旨在提供一种能解决上述问题的技术方案。

2、本发明提供一种闪存单元的数据存储方法，用于延长固态存储器的使用寿命，包括如下步骤：

3、s1，接收外部主机传入的待写文件数据，写入到第一存储单元，形成第一数据，并记录写入时间，同时把文件数据的映射关系指向第一数据；

4、s2，根据文件数据的映射关系，从第一存储单元读取第一数据，形成待读文件数据，发送给外部主机使用；

5、s3，计算读取第一数据时的当前时间与所述写入时间的时间差值，并判断时间差值是否达到一定阈值；

6、s4，若时间差值达到一定阈值，把第一数据写入到第二存储单元，形成第二数据，并更新文件数据的映射关系，使其指向第二数据，使后续对文件数据的读取操作，从第二存储单元的第二数据进行。

7、作为本发明进一步的方案：还包括如下步骤：s5，接收外部主机对文件数据的更新修改，把修改后的文件数据写入到第一存储单元，形成第三数据，并对其写入时间进行更新修改，同时更新文件数据的映射关系指向第三数据，使后续对文件数据的读取操作，从第一存储单元的第三数据进行。

8、作为本发明进一步的方案：当第一存储单元的剩余可用容量小于第一阈值，则把最早写入第一存储单元的文件数据写入到第二存储单元，形成第二数据，同时更新文件数据的映射关系指向第二数据，使后续对文件数据的读取操作，从第二存储单元的第二数据进行。

9、作为本发明进一步的方案：在步骤s3中，所述计算时间差值采用天数为单位进行计算，其计算公式为：

10、p=datedif(a1,today(),"d")，

11、其中，a1为文件数据的写入时间，today()为读取文件数据时的当前时间，"d"为以时间段中的天数为单位计算。

12、作为本发明进一步的方案：在步骤s3中，所述计算时间差值采用月数为单位进行计算，其计算公式为：

13、p=datedif(a1,today(),"m")，

14、其中，a1为文件数据的写入时间，today()为读取文件数据时的当前时间，"m"为以时间段中的月数为单位计算。

15、本发明还提供一种闪存单元的数据存储装置，用于延长固态存储器的使用寿命，包括如下模块：

16、写入模块，用于接收外部主机传入的待写文件数据，写入到第一存储单元，形成第一数据，并记录写入时间，同时把文件数据的映射关系指向第一数据；

17、读取模块，用于根据文件数据的映射关系，从第一存储单元读取第一数据，形成待读文件数据，发送给外部主机使用；

18、判断模块，用于计算读取第一数据时的当前时间与所述写入时间的时间差值，并判断时间差值是否达到一定阈值；

19、转存模块，用于若时间差值达到一定阈值，把第一数据写入到第二存储单元，形成第二数据，并更新文件数据的映射关系，使其指向第二数据，使后续对文件数据的读取操作，从第二存储单元的第二数据进行。

20、作为本发明进一步的方案：还包括更新模块，用于接收外部主机对文件数据的更新修改，把修改后的文件数据写入到第一存储单元，形成第三数据，并对其写入时间进行更新修改，同时更新文件数据的映射关系指向第三数据，使后续对文件数据的读取操作，从第一存储单元的第三数据进行。

21、作为本发明进一步的方案：还包括扩容模块，用于当第一存储单元的剩余可用容量小于第一阈值，则把最早写入第一存储单元的文件数据写入到第二存储单元，形成第二数据，同时更新文件数据的映射关系指向第二数据，使后续对文件数据的读取操作，从第二存储单元的第二数据进行。

22、本发明还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的一种闪存单元的数据存储方法。

23、本发明还提供一种固态存储设备，包括：

24、闪存芯片，所述闪存芯片中至少使用两种p/e次数不同的存储单元分别进行数据存储；

25、传输接口，用于把存储设备与外部主机系统进行连接并传输数据；

26、以及控制器，分别电性连接所述闪存芯片和传输接口，并对闪存芯片执行上述任一项所述的一种闪存单元的数据存储方法。

27、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

28、1、通过在存储设备内部，安装擦写寿命(p/e)不同的存储单元，从而把所有文件的读取操作和写入操作，以不同擦写寿命的存储单元进行分别操作。即写入操作仅在擦写寿命相对较长的第一存储单元进行，而读取操作可在第一存储单元或第二存储单元进行。所有文件的写入操作，都先写入到第一存储单元，后续的更新修改也在第一存储单元进行。只有在较长时间没有对文件数据进行更新或修改之后，才把第一存储单元的文件数据转存到第二存储单元，进行长期不更新或不修改的长时间存储操作。从而可以最大程度的减少对擦写寿命相对较短的第二存储单元的擦写次数，从而提高容量相对较大的第二存储单元的使用寿命。

29、2、即使需要对第二存储单元的文件数据进行更新或修改，也不把修改后的文件数据存储到第二存储单元，而是再次写入到第一存储单元。因为基于用户使用习惯，当需要对一个文件数据进行修改时，通常会在相对较短的间隔时间内再次进行修改或更正，因此写入到第一存储单元可以确保后续的写入速度，同时不会多次写入，导致消耗第二存储单元的使用寿命。

30、3、还可以设置当第一存储单元的剩余可用容量小于一定阈值后，主动对第一存储单元的文件数据进行操作，把其转存到第二存储单元，从而释放第一存储单元的可写容量，便于后续对其他文件数据的写入。

31、因此，经过上述的改进，本发明可以提供一种闪存单元的数据存储方法、装置、介质及存储设备，使用擦写寿命较长容量较小的第一存储单元进行写入操作，而擦写寿命较短容量较大的第二存储单元进行读取操作，从而既可以满足用户对写入速度的要求，还能满足用户对使用寿命的要求，增强存储设备的市场竞争力。

32、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。