具有数据丢失防护和用户警报的可移动固态存储系统的制作方法

1.本公开涉及固态存储设备的数据丢失防护，尤其涉及可移动固态存储设备的数据丢失防护。


背景技术：

2.固态硬盘(ssd)的出现在一定程度上推动了现代计算系统的发展，固态硬盘(ssd)的速度和延迟性能比传统硬盘更高。与依靠磁性来存储数据的硬盘不同，固态驱动器使用nand闪存设备来实现数据存储。nand闪存设备是通过先进的工艺和组装技术制造的集成电路系列，可实现多层存储单元垂直堆叠到较小的封装中，从而实现高存储容量。
3.同时，随着新的nand闪存处理技术的发展，存储容量的增加(例如，三层单元(tlc)和四层单元(qlc))也带来了降低可靠性和减少数据保留时间的新挑战。例如，对于qlc nand闪存设备，数据保留时间通常为两到三个月，这使得固件必须每30到60天刷新一次nand存储块以防止数据丢失。
4.可移动固态硬盘预计可以在数月至数年的长时间内与电源断开连接，而不会丢失任何数据。如果没有电源，可移动固态硬盘将无法执行nand刷新以延长数据保留时间。结果，具有qlc nand闪存设备的可移动固态硬盘在断开usb电源几个月后，最终将丢失数据。因此，数据丢失问题限制了可移动固态硬盘的大规模采用。


技术实现要素：

5.本公开提供了一种具有防止数据丢失和用户警报功能的新颖的可移动固态存储系统和方法。所述系统可以包括计时器、无线模块和可移动固态硬盘中的可拆卸电池。可拆卸电池可以向可移动固态硬盘提供专用电源，以在计时器设置的时间间隔执行nand存储刷新。该方法可以包括数据刷新备份方案和用户警报方案，以向用户建议用于防止潜在数据丢失的动作项目。
6.在一个示例性实施例中，提供了一种装置，该装置可以包括外部连接接口、计时器、可拆卸电池、一个或多个非易失性存储器设备和存储控制器。所述计时器可以被配置为当所述外部连接接口连接到外部电源时保持待机模式，设置操作时间间隔，计数所述外部连接接口已断开连接的时间，并且当所述计时器计数到所述操作时间间隔时，向所述存储控制器发送中断。所述存储控制器可以耦合到计时器、可拆卸电池和一个或多个非易失性存储器设备，并且被配置为一旦接收到所述中断立即激活，并且使用由所述可拆卸电池供应的电源对存储在所述一个或多个非易失性存储器设备中的数据执行数据丢失防护操作。
7.在另一个示例性实施例中，提供了一种管理可移动固态存储系统以用于数据丢失防护的方法。所述方法可以包括：保持所述可移动固态存储系统的计时器的待机模式，直到所述可移动固态存储系统从外部电源断开连接，在所述计时器上设置操作时间间隔，使用所述计时器来计数所述可移动固态存储系统已断开连接的时间，当所述计时器计数到所述操作时间间隔时，从所述计时器向所述可移动固态存储系统的存储控制器发送中断，并且
使用由所述可拆卸电池供应的电源执行数据丢失防护操作。
附图说明
8.图1示意性地示出了根据本公开的一个实施例的可移动固态存储系统。
9.图2是根据本公开的一个实施例的用于进行可移动固态存储系统的数据丢失防止的过程的流程图。
具体实施方式
10.现在将参考附图详细描述根据本技术的具体实施例。为了一致性，各个图中的相同元件由相同的附图标记表示。
11.本公开提供了用于在基于非易失性存储器设备的存储系统中防止数据丢失的系统和方法。如这里所使用的，非易失性存储器设备可以是计算机存储设备，其可以在断电之后保留存储的信息，并且可以在重新通电(关闭和重新打开)之后获取到所存储的信息。非易失性存储器设备可以包括nand闪存、nor闪存、磁阻随机存取存储器(mram)、电阻式随机存取存储器(rram)、相变随机存取存储器(pcram)、nano-ram等。nand闪存可以用作示例，以演示控制器实现的数据丢失防护技术。然而，根据本公开的各种实施例可以利用其他类型的非易失性存储设备来实现该技术。
12.图1示意性地示出了根据本公开的一个实施例的可移动固态存储系统100。可移动固态存储系统100可以包括存储控制器102、外部连接接口104、无线模块106、计时器108、可拆卸电池110、电压调节器114和一个或多个非易失性存储器(nvm)设备112。在一个实施例中，可移动固态存储系统100可以是可移动固态硬盘(ssd)或便携式ssd。
13.nvm设备112可以为可移动固态存储系统100提供非易失性数据存储。在一些实施例中，nvm设备112可以是一个或多个nand闪存设备。在一些其他实施例中，nvm设备112可以是一个或多个其他类型的非易失性存储器设备，例如，nor闪存、磁阻随机存取存储器(mram)、电阻式随机存取存储器(rram)、相变随机存取存储器(pcram)、nano-ram等。
14.外部连接接口104可以是可移动固态存储系统100的一部分以连接可移动固态存储系统100到主机系统，该主机系统还为可移动固态系统提供外部电源。例如，外部连接接口104可以是用于将可移动固态存储系统100连接到主机系统的usb端口的pcie转usb的桥接器。电压调节器114可以被配置为适应由电源(例如，可拆卸电池110或usb连接)提供的用于可移动固态存储系统100的电路的电源。在一些实施例中，可移动固态存储系统100可能有多个电压调节器。
15.存储控制器102可以被配置为控制和管理nvm设备112和可移动固态存储系统100的其他组件。在一些实施例中，存储控制器102可以实现固态硬盘(ssd)控制器的功能以及数据丢失防护操作。数据丢失防护操作可以包括数据保留操作和用户通知，所述数据保留操作还可以包括数据刷新和数据备份操作。在至少一个实施例中，可移动固态存储系统100可以包括其中包括可执行指令的固件以管理可移动固态存储系统100。例如，存储控制器102可以包括计算机处理器(例如，微处理器或微控制器)，其被配置为执行固件的可执行指令以执行管理nvm设备112中的数据的各种操作(例如，ssd控制器的常规操作和数据丢失防护操作)。
16.无线模块106可以连接可移动固态存储系统100到用户设备并在存储控制器102的控制下执行用户警报功能。在一个示例性实施例中，无线模块可以是wifi控制器或蓝牙控制器，以及wifi和蓝牙控制器两者的组合。当可移动固态存储系统100与外部电源(例如，主机系统)断开连接时，计时器108和可拆卸电池110可以用于在存储控制器102的控制下执行数据刷新和备份操作。
17.计时器108可以管理相邻两次数据保留和用户警报操作之间的时间间隔。时间间隔也可以称为操作时间间隔。在一个实施例中，计时器108可以保持在待机模式，而可移动固态存储系统100可以连接到外部电源(例如，usb端口)，并且一旦可移动固态存储系统100从电源断开连接立即可以开启(例如，开始计数时间)。计时器108可以在可移动固态存储系统100断开连接时保持开启(例如，保持计数)，一旦计时达到预设时间间隔(或时间间隔结束，取决于计时器是从零计数到时间间隔还是从时间间隔计数到零)，立即向存储控制器102发送中断信号。中断可以激活存储控制器102以执行数据保留操作。
18.当中断被发送给存储控制器102时，计时器108可以被重置并且重新开始计数时间。在计数的时间再次达到时间间隔之后，可以向存储控制器102发送另一个中断。重新开始计数时间和发送中断的操作可以重复，只要可移动固态存储系统100与任何外部电源断开连接。
19.相邻两次数据保留操作之间的时间间隔可以取决于表示固态存储设备104的可靠性和保留时间的多个因素。这些因素可以包括诸如三层单元(tlc)或四层单元(qlc)的设备类型、编程/擦除(p/e)循环计数、页面错误计数和编程时间。在一个实施例中，qlc nand闪存设备的时间间隔可以设置在30到60天左右，而对于tlc，时间间隔可以是几年。大的p/e循环计数或页面错误计数可能是固态存储设备可能已经进入其生命周期的后期阶段的指示符，并且因此可能需要在数据丢失防护操作之间的较小间隔以确保数据保留。
20.在一些实施例中，可拆卸电池110可以向可移动固态存储系统100提供专用电源用于数据丢失防护操作。可以将电池设计为可拆卸的，以便用户可以方便地选择更换电池。在一个实施例中，可拆卸电池110的电池电量也可以被报告给存储控制器102并且经由无线模块106报告给用户，使得可以及时地通知用户进一步的必要动作或未决风险。
21.备用电池110可以在适当位置进行再充电，或者在被移除之后再充电。在一个示例性实施例中，可拆卸电池110可以是标称电压为3v至3.3v的纽扣电池。在另一示例实施例中，当可移动固态存储系统100连接到外部电源时可拆卸电池110可以是可再充电的。
22.在各种实施例中，数据丢失防护操作可以包括数据刷新和数据备份。在一些实施例中，可移动固态存储系统100还可以被配置为使用简单文本消息(sms)、电子邮件或移动应用程序内消息经由无线模块106向用户发送通知(例如，通过诸如蓝牙、3g/4g/5g或其他无线技术的无线连接)。在这样的实施例中，除了数据刷新和备份之外，数据丢失防护操作还可以包括用户通知。
23.在数据刷新操作中，存储控制器102可以从一个或多个nvm设备112读取数据，通过控制器的ecc方案纠正错误，并将数据重新编程到nvm设备112中。相反，在数据备份操作中，存储控制器102可以从一个或多个nvm设备112读取数据，通过控制器的ecc方案纠正错误，并将数据编程到nvm设备112的第二位置。结果，在备份操作之后，可以在不同的物理块处保留数据的第二副本。在一些实施例中，对于数据保留操作，存储控制器102可以被配置(例
如，通过固件)以对操作系统、关键程序和重要用户信息的数据进行优先级排序并选择性地备份。
24.在提供用户通知的实施例中，可以以与刷新和备份操作相同或不同的间隔来执行用户通知操作。示例性的通知可以包括备用电池110的电池电量，以及一个或多个建议的动作项目，例如但不限于连接可移动固态存储系统100到外部电源或更换可拆卸电池110，以防止潜在的数据丢失。
25.图2是根据本公开的一个实施例的进行可移动固态存储系统的数据丢失防护的过程200的流程图。在框202中，可移动固态存储系统的计时器可以保持在待机模式，直到可移动固态存储系统从外部电源断开连接。例如，只要可移动固态存储系统100连接到外部电源，例如主机系统的usb端口，可移动固态存储系统100的计时器108可以保持在待机模式。
26.在框204中，可以为计时器设置操作时间间隔。例如，计时器108可以设置有操作时间间隔。在一些实施例中，操作时间间隔可以在可移动固态存储系统100与外部电源断开之前被预先配置和设置。在一些其它实施例中，当可移动固态存储系统100从外部电源断开连接时，可以设置操作时间间隔。
27.在框206中，可以启动计时器以计数可移动固态存储系统已经从外部电源断开连接的时间。例如，一旦可移动固态存储系统从外部电源拔出，计时器108立即可以开始计数。在一些实施例中，计时器108可以向上计数(例如，从零朝向时间间隔计数)。在一些其它实施例中，计时器108可以向下计数(例如，从时间间隔朝向零计数)。
28.在框208中，当计时器计数到操作时间间隔时，可以从计时器发送中断到存储控制器。例如，当计时器108计数到操作时间间隔的值时，可以由计时器108生成中断并将其发送到存储控制器102。在框210中，可以使用由可拆卸电池供应的电源来执行数据丢失防护操作。在一些实施例中，数据丢失防护操作可以包括要由存储控制器102针对存储在nvm 112中的数据执行的数据刷新和备份操作。在至少一个实施例中，数据丢失防护操作还可以包括发出用户通知(例如，sms、电子邮件和/或移动应用消息)。
29.在一些实施例中，当计时器完成一个操作时间间隔的计数时，计时器可继续下一个操作周期的计数。例如，在已发送中断或已执行数据丢失防护操作之后，计时器108可以再次开始下一个操作周期计数。并且，可以在另一个操作时间间隔之后再次执行数据丢失防护操作。
30.在一些实施例中，一旦可移动固态存储系统在任何时间间隔的中间连接到外部电源，则计时器可以回到待机模式并停止计数。
31.在一个示例性实施例中，提供了一种装置，该装置可以包括外部连接接口、计时器、可拆卸电池、一个或多个非易失性存储器设备和存储控制器。所述计时器可以被配置为当所述外部连接接口连接到外部电源时保持待机模式，设置操作时间间隔，计数所述外部连接接口已断开连接的时间，并且当所述计时器计数到所述操作时间间隔时，向所述存储控制器发送中断。所述存储控制器可以耦合到计时器、可拆卸电池和一个或多个非易失性存储器设备，并且被配置为一旦接收到所述中断立即激活，并且使用由所述可拆卸电池供应的电源对存储在所述一个或多个非易失性存储器设备中的数据执行数据丢失防护操作。
32.在一个实施例中，所述数据丢失防护操作可以包括刷新和备份存储在所述一个或多个非易失性存储器设备中的所述数据。
33.在一个实施例中，所述装置还可以包括无线模块，并且所述数据丢失防护操作还包括经由所述无线模块发送一个或多个用户通知。
34.在一个实施例中，对于所述数据丢失防护操作，所述存储控制器还可以被配置为对存储在所述一个或多个非易失性存储器设备中的操作系统、关键程序和重要用户信息的数据进行优先级排序并选择性地备份。
35.在一个实施例中，所述存储控制器还可以被配置为使用所述计时器来计数自执行所述数据丢失防护操作以来已经经过的时间，并且使用来自所述计时器的另一中断来激活所述存储控制器以重复所述数据丢失防护操作。
36.在一个实施例中，所述可拆卸电池可以是可充电电池，并且当所述外部连接接口连接到任何外部电源时被再充电。
37.在一个实施例中，所述可拆卸电池可以是标称电压为3v至3.3v的纽扣电池。
38.在一个实施例中，所述操作时间间隔可以基于表示所述一个或多个非易失性存储器设备的可靠性和保留时间的各种因素来确定的。
39.在一个实施例中，当所述可移动固态存储系统可以在任何时间间隔的中间连接到另一外部电源时，所述计时器回到待机模式并停止计数。
40.在一个实施例中，所述外部连接接口可以是pcie转usb的桥接器。
41.在另一个示例性实施例中，提供了一种管理可移动固态存储系统以用于数据丢失防护的方法。所述方法可以包括：保持所述可移动固态存储系统的计时器的待机模式，直到所述可移动固态存储系统从外部电源断开连接，在所述计时器上设置操作时间间隔，使用所述计时器来计数所述可移动固态存储系统已断开连接的时间，当所述计时器计数到所述操作时间间隔时，从所述计时器向所述可移动固态存储系统的存储控制器发送中断，并且使用由所述可拆卸电池供应的电源执行数据丢失防护操作。
42.在一个实施例中，所述数据丢失防护操作可以包括刷新和备份存储在所述可移动固态存储系统的一个或多个非易失性存储器设备中的数据。
43.在一个实施例中，所述数据丢失防护操作还可以包括发送一个或多个用户通知。
44.在一个实施例中，对于所述数据丢失防护操作，所述存储控制器可以被配置为对操作系统、关键程序和重要用户信息的数据进行优先级排序并选择性地备份。
45.在一个实施例中，所述方法还可以包括：使用所述计时器来计数自执行所述数据丢失防护操作以来已经经过的时间，并且发送另一中断来激活所述存储控制器以重复所述数据丢失防护操作。
46.在一个实施例中，所述可拆卸电池可以是可再充电电池，并且当所述可移动固态存储系统连接到任何外部电源时被再充电。
47.在一个实施例中，所述可拆卸电池可以是标称电压为3v至3.3v的纽扣电池。
48.在一个实施例中，所述操作时间间隔可以基于表示所述一个或多个非易失性存储器设备的可靠性和保留时间的各种因素来确定的。
49.在一个实施例中，所述方法还可以包括：当所述可移动固态存储系统在任何时间间隔的中间连接到任何外部电源时，将所述计时器发送所述回待机模式并停止计数。
50.在一个实施例中，所述可移动固态存储系统可以通过pcie转usb的桥接器连接到所述外部电源。
51.任何公开的方法和操作可以被实现为存储在一个或多个计算机可读存储介质(例如，非暂时性计算机可读介质，例如，一个或更多个光盘介质，易失性存储组件(例如dram或sram)，或非易失性存储组件(例如硬盘驱动器)上并在设备控制器(例如，asic执行的固件)上执行的计算机可执行指令(例如，本文描述的操作的软件代码)。可以将用于实现所公开的技术的任何计算机可执行指令以及在所公开的实施例的实现期间创建和使用的任何数据可以存储在一个或多个计算机可读介质(例如，非暂时性计算机可读介质)上。
52.尽管本文已经公开了各个方面和实施例，但是其他方面和实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。本文所公开的各个方面和实施例是出于说明的目的，而不是旨在进行限制，真实的范围和精神由所附权利要求书指示。