一种基于动态BER的数据写入方法、系统及设备与流程

本发明涉及固态存储，尤其涉及一种基于动态ber的数据写入方法、系统及设备。

背景技术：

1、随着3dtlcnand闪存堆叠层数持续提升、存储密度不断增长，固态存储设备已广泛应用于消费电子、企业级数据存储等诸多场景。在tlcnand架构中，单个存储单元通过阈值电压划分为8种状态，对应lsb、csb、msb三类页类型；不同页类型不仅固有原始误码率存在天然差异，对读干扰的敏感度也呈现显著的不对称特性。读取过程中，同一位线上的未选中字线会承受导通电压，通过电荷注入引发阈值电压正向漂移，随读取次数累积最终造成比特翻转，且不同页类型的误码增长幅度存在明显区别。

2、现有闪存转换层的写入调度方案普遍存在三类缺陷：其一，冷热数据分离策略仅关注页类型的固有误码率差异，忽略不同页类型的读干扰敏感度区别，将高频访问数据存放于低初始误码页的常规做法，反而会因读干扰累积加速误码劣化；其二，未区分读密集与写密集访问模式，采用单一热度维度划分数据，无法针对性匹配读干扰、擦写磨损两类不同的可靠性主要矛盾；其三，ldpc码率配置与页类型选择相互解耦，多采用静态固定码率，未将页类型可靠性特性与编码冗余开销进行联合约束。

3、上述缺陷导致现有方案难以在数据可靠性、闪存使用寿命与存储空间效率之间实现动态最优平衡，无法适配闪存全生命周期的动态误码特性变化。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提出一种基于动态ber的数据写入方法、系统及设备。

2、为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来实现：

3、一种基于动态ber的数据写入方法，包括：

4、s1、根据目标存储块的当前擦写次数，获取所述目标存储块中各候选页类型对应的特征参数，所述特征参数包括读干扰敏感度等级、固有误码率等级以及对应的目标ldpc码率；

5、s2、统计待写入数据对应逻辑地址的历史访问记录，确定所述待写入数据的访问模式，以及分别确定所述待写入数据的读冷热程度与写冷热程度；

6、s3、将各候选页类型的特征参数、目标存储块的擦写磨损惩罚值、所述读冷热程度与写冷热程度代入预设的联合代价函数，并根据所述访问模式确定联合代价函数中对应的权重系数后，计算得到各候选页类型的综合代价得分，选择综合代价得分最低的候选页类型作为目标页类型；

7、s4、按照所述目标页类型对应的目标ldpc码率对待写入数据进行ldpc编码，将编码后的待写入数据写入所述目标存储块内所述目标页类型对应的物理页位置。

8、作为本发明的一种优选方案，基于滑动时间窗口统计待写入数据对应逻辑地址的历史读次数和历史写次数，并计算读访问频次和写访问频次；根据历史读次数与历史写次数的比值确定访问模式；根据读访问频次确定读冷热程度，根据写访问频次确定写冷热程度；

9、所述访问模式包括读密集型、写密集型和均衡型；所述读冷热程度包括读热数据、读温数据和读冷数据；所述写冷热程度包括写热数据、写温数据和写冷数据。

10、作为本发明的一种优选方案，根据预设衰减周期对滑动时间窗口内的历史读次数、历史写次数分别执行衰减运算，并更新对应的读访问频次与写访问频次。

11、作为本发明的一种优选方案，所述预设的联合代价函数为：

12、

13、式中，为综合代价得分，为读干扰风险权重系数，为固有误码代价权重系数，为ldpc码率开销惩罚权重系数，为擦写磨损惩罚权重系数，为读冷热程度，为读干扰敏感度等级，为固有误码率等级，为ldpc码率惩罚值，为目标ldpc码率，为写冷热程度，为目标存储块的擦写磨损惩罚值。

14、作为本发明的一种优选方案，所述根据所述访问模式确定联合代价函数中对应的权重系数，包括：

15、当访问模式为读密集型时，从预设权重表中获取第一权重系数组，将所述第一权重系数组作为联合代价函数的权重系数；所述第一权重系数组内，读干扰风险权重系数的取值大于该第一权重系数组内其余三项权重系数；

16、当访问模式为写密集型时，从预设权重表中获取第二权重系数组，将所述第二权重系数组作为联合代价函数的权重系数；所述第二权重系数组内，固有误码代价权重系数、擦写磨损惩罚权重系数的取值均大于该第二权重系数组内另外两项权重系数；

17、当访问模式为均衡型时，从预设权重表中获取第三权重系数组，将所述第三权重系数组作为联合代价函数的权重系数；所述第三权重系数组内各权重系数的取值相等；

18、每组权重系数组均包括读干扰风险权重系数、固有误码代价权重系数、ldpc码率开销惩罚权重系数以及擦写磨损惩罚权重系数的预设取值。

19、作为本发明的一种优选方案，还包括：按照预设测量周期重新测量不同擦写次数对应的各候选页类型的读干扰敏感度等级与固有误码率等级，并更新不同擦写次数对应的特征参数；当开启新的目标存储块时，依据该目标存储块的当前擦写次数，调取更新后的特征参数。

20、作为本发明的一种优选方案，将编码后的待写入数据写入所述目标存储块内所述目标页类型对应的物理页位置后，记录本次写入对应的逻辑地址、目标页类型以及目标ldpc码率；当所述目标存储块的擦写次数超过预设磨损阈值时，将与该擦写次数对应的特征参数更新保存至非易失性存储介质。

21、一种基于动态ber的数据写入系统，包括：

22、参数获取模块，用于根据目标存储块的当前擦写次数，获取所述目标存储块中各候选页类型对应的特征参数，所述特征参数包括读干扰敏感度等级、固有误码率等级以及对应的目标ldpc码率；

23、模式确认模块，用于统计待写入数据对应逻辑地址的历史访问记录，确定所述待写入数据的访问模式，以及分别确定所述待写入数据的读冷热程度与写冷热程度；

24、联合计算模块，用于将各候选页类型的特征参数、目标存储块的擦写磨损惩罚值、所述读冷热程度与写冷热程度代入预设的联合代价函数，并根据所述访问模式确定联合代价函数中对应的权重系数后，计算得到各候选页类型的综合代价得分，选择综合代价得分最低的候选页类型作为目标页类型；

25、编码与写入模块，用于按照所述目标页类型对应的目标ldpc码率对待写入数据进行ldpc编码，将编码后的待写入数据写入所述目标存储块内所述目标页类型对应的物理页位置。

26、一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并且可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现一种基于动态ber的数据写入方法的步骤。

27、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现一种基于动态ber的数据写入方法的步骤。

28、本发明的有益效果是：首先，基于目标存储块的当前擦写次数获取各候选页类型对应的特征参数，将读干扰敏感度等级、固有误码率等级与目标ldpc码率绑定，打破了现有技术中码率配置与页类型选择相互解耦的局限；特征参数随存储块擦写磨损进程动态取值，避免了静态固定参数在闪存老化后与实际可靠性水平脱节的问题，显著提升写入策略与介质真实状态的匹配度。

29、其次，采用读写独立的冷热程度划分机制，分别确定待写入数据的读冷热程度与写冷热程度，并进一步区分不同访问模式，突破了现有单一热度维度的划分局限；针对不同访问场景的可靠性主要矛盾进行差异化调度，可针对性抑制读干扰累积误码或擦写磨损加速劣化的风险。

30、最后，通过联合代价函数纳入读干扰风险、固有误码水平、码率存储开销、擦写磨损惩罚值多维度指标进行联合权衡，并结合访问模式动态匹配对应的权重系数，在页类型选择阶段同步统筹三类核心目标；通过选取综合代价得分最低的候选页类型作为目标页类型，可在保障数据可靠性的前提下最大化空间利用效率，延缓闪存磨损进程，提升固态存储设备全生命周期的运行稳定性。