(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211341478.1 (22)申请日 2022.10.31 (71)申请人 之江实验室 地址 310023 浙江省杭州市余杭区文一西 路1818号人工智能小镇10号楼 (72)发明人 曾令仿　毛波　吴素贞　杜春锋　 陈光　李勇　朱世强　 (74)专利代理 机构 杭州求是专利事务所有限公 司 33200 专利代理师 邱启旺 (51)Int.Cl. G06F 3/06(2006.01) G06F 16/22(2019.01) G06F 16/2455(2019.01) (54)发明名称 提高闪存可靠性的缓存管理方法、 装置、 设 备和储存介质 (57)摘要 本发明公开了提高闪存可靠性的缓存管理 方法、 装置、 设备和储存介质， 该装置包括主控模 块、 缓存管理模块和可靠性记录表， 该方法是通 过主控模块进行闪存的控制和管 理， 缓存管理模 块管理读缓存和写缓存， 可靠性记录表记录数据 块在缓存中的驻留时间。 此方法减 轻闪存块由于 接近擦除极限而导致的数据丢失问题， 从而在保 证闪存存储性能的同时提高了闪存存储的可靠 性。 权利要求书2页 说明书6页 附图6页 CN 115469815 A 2022.12.13 CN 115469815 A 1.一种提高闪存可靠性的缓存管理方法， 其特 征在于， 所述方法包括以下步骤： （1） 初始化： 主控模块查看闪存状态日志， 判断历史缓存数据是否存在于闪存存储中； 然后读取保存在闪存中的历史缓存数据， 并初始 化缓存元数据 表， 再清空缓存数据， 并重置 缓存元数据表； （2） 读缓存管理： 经由第一步初始化后， 当用户发起的请求类型是读请求， 进入读缓存 管理模块， 该模块进行读缓存的管理工作并处 理用户发起的读 请求； （3） 写缓存管理： 经由第一步初始化后， 当用户发起的请求类型是写请求， 进入写缓存 管理模块， 该模块进行写缓存的管理工作并处理用户发起的写请求， 且进入读缓存管理模 块还是写缓存管理模块是由用户发起的请求类型决定； （4） 结束步骤： 当用户发出指令关闭闪存时， 将可靠性记录表保存到闪存的预留空间 中， 将写缓存数据更新到闪存设备中， 完成后关闭闪存设备， 释放相关的资源。 2.根据权利要求1所述的一种提高闪存可靠性的缓存管理方法， 其特征在于， 所述读缓 存管理， 具体为： （2.1） 当有新读请求到达时， 读 缓存管理模块检查读 缓存中是否有该读请求的数据， 若 是， 转入过程 （2.2） ， 否则转入过程 （2.5） ； （2.2） 缓存管理模块从缓存中返回该读请求的数据块， 同时查看可靠性记录表获取该 数据块在缓存中的驻留时间， 判断该驻留时间是否大于阈值， 若 是， 则转入过程 （2.3） ， 否则 转入过程 （2.6） ； （2.3） 从闪存中读取该数据块， 并与缓存中的数据进行对比， 判断两份数据是否相同， 若是， 则转入过程 （2.6） ， 否则转入过程 （2.4） ； （2.4） 将缓存中的数据块写入到闪存中， 并更新闪存的映射表， 转入过程 （2.6） ； （2.5） 从闪存中读取该读请求的数据， 更新可靠性记录表中该数据块的驻留时间， 转入 过程 （2.6） ； （2.6） 将该 数据块信息更新到LRU链 表的表头， 转入过程 （2.1） 。 3.根据权利要求1所述的一种提高闪存可靠性的缓存管理方法， 其特征在于， 所述写缓 存管理， 具体为： （3.1） 当新请求不是读请求时， 则是写请求， 有新数据要写入缓存中， 缓存管理模块检 查读缓存中是否有 要写入地址的数据， 若是， 则转入过程 （3.2） ， 否则转入过程 （3.3） ； （3.2） 更新读缓存中的数据块， 转入过程 （3.3） ； （3.3） 缓存管理模块检查写缓存 空间是否已满， 若是， 则转入过程 （3.4） ， 否则转入过程 （3.8） ； （3.4） 缓存管理模块从 缓存LRU链 表中取出尾节点， 转入过程 （3.5） ； （3.5） 查看该节点数据所属的闪存块并检索可靠性记录表， 判断该闪存块的擦除次数 是否大于阈值， 若是， 则转入过程 （3.6） ， 否则转入过程 （3.7） ； （3.6） 缓存管理模块从LRU链 表中取出当前节点的前一个节点数据， 转入过程 （3.5） ； （3.7） 将该节点数据块写回 闪存， 转入过程 （3.8） ； （3.8） 将新数据写入缓存并插 入到LRU链 表的表头， 转入过程 （3.1） 。 4.根据权利要求3所述的一种提高闪存可靠性的缓存管理方法， 其特征在于， 所述阈值 是一个能任意设置的值， 阈值范围取闪存擦除寿命值的5 0%‑100%。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115469815 A 25.根据权利要求1所述的一种提高闪存可靠性的缓存管理方法， 其特征在于， 所述读缓 存管理或写缓存管理执行完会再次检查用户发送的请求类型， 这样反复执行， 直到用户发 送关闭闪存系统命令时， 才进入结束步骤。 6.一种提高闪存可靠性的缓存管理装置， 其特征在于， 该装置包括： 主控模块、 读缓存 管理模块、 写缓存管理模块和结束模块； 主控模块： 用于查看闪存状态日志， 判断历史缓存数据是否存在于闪存存储中， 如果存 在于闪存存储中， 则读取保存在闪存中的历史缓存 数据， 并初始 化缓存元数据 表； 若没有存 在于闪存 存储中， 则清空缓存数据， 并重 置缓存元 数据表； 读缓存管理模块： 用于新读请求到达时检查读缓存中是否有该读请求的数据： A1)  如 果有读请求的数据， 则从缓存中返回该读请求的数据块， 同时查看可靠性记录表获取该数 据块在缓存中的驻留时间， 判断该驻留时间是否大于阈值， B1)如果驻留时间大于阈值， 则 从闪存中读取该数据块， 并与缓存中的数据进行对比， 判断两份数据是否相同， C1)如果两 份数据相同,则将该数据块信息更新到LRU链表的表头， C2)如果两份数据不相同则将缓存 中的数据块写入到闪存中， 并更新闪存的映射表； B2)如果驻留时间小于阈值， 则将该数据 块信息更新到LRU链表的表头； A2)如果没有该读请求的数据， 则从闪存中读取该读请求的 数据， 更新可靠性记录表中该数据块的驻留时间， 然后将该数据块信息更新到L RU链表的表 头； 写缓存管理模块， 用于有新数据要写入缓存时， 写缓存管理模块首先检查读缓存中是 否有要写入地址的数据： A1)如果有要写入地址的数据， 则更新读缓存中的数据块， 然后检 查写缓存空间是否已满， B1)如果写缓存空间已满， 则缓存管理模块从缓存LRU链表中取出 尾节点， 查看该节点数据所属的闪存块并检索可靠性记录表， 判断该闪存块的擦除次数是 否大于阈值， C1)如果大于阈值， 则缓存管理模块从LRU链表中取出当前节点的前一个节点 数据， 然后将该节点数据块写回闪存， C2)如果小于阈值， 则缓存管理模块将该节点数据块 写回闪存， 最后将新数据写入缓存并插入到LRU链表的表头， B2)  如果写缓存空间不满， 则 将新数据写入缓存并插入到LRU链表的表头， A2)如果没有要写入地址的数据， 则不需要更 新读缓存中的数据块； 所述可靠性记录表用于记录数据块在缓存中的驻留时间； 结束模块： 当用户发出指令关闭闪存时， 将可靠性记录表保存到闪存的预留空间中， 将 写缓存数据更新到闪存设备中， 完成后关闭闪存设备， 释放相关的资源。 7.一种计算机设备， 包括存储器、 处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计 算机可读指 令， 其特征在于， 所述处理器执行所述计算机可读指 令时执行如权利要求 1‑5任 一项所述的方法的步骤。 8.一种计算机可读存储介质， 所述计算机可读存储介质上存储有计算机可读指令， 其 特征在于， 所述计算机可读指 令被处理器执行时， 使 得所述处理器执行如权利要求 1‑5任一 项所述的方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115469815 A 3