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公開番号2025008089
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-20
出願番号2023109957
出願日2023-07-04
発明の名称メモリシステムおよび制御方法
出願人キオクシア株式会社
代理人弁理士法人スズエ国際特許事務所
主分類G06F 12/04 20060101AFI20250109BHJP(計算;計数)
要約【課題】記憶スペースの有効利用とユーザデータの保護とに有用なメモリシステムを実現する。
【解決手段】メモリシステムのコントローラは、圧縮回路と、暗号化回路と、圧縮単位生成回路と、を含む。圧縮単位生成回路は、書き込み先のネームスペースの設定を示す第1のネームスペース設定情報に基づいて算出される、書き込み先のネームスペースに対応する第1の圧縮単位を生成する。第1の圧縮単位は、書き込み先のネームスペースに書き込まれるべきデータを暗号化するための暗号鍵が第1の圧縮単位内で切り替わらないという制約を満たすサイズを有する。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
ホストに接続可能なメモリシステムであって、
不揮発性メモリと、
前記メモリシステムにアクセスするために前記ホストによって使用される複数のネームスペースを管理し、且つ、前記不揮発性メモリを制御するように構成されたコントローラと、を具備し、
前記コントローラは、
前記ホストから受信される書き込みデータを圧縮するように構成された圧縮回路と、
前記圧縮回路から出力される圧縮データを、暗号鍵を使用して暗号化することによって、前記不揮発性メモリに書き込まれるべき暗号化データを生成するように構成された暗号化回路と、
前記複数のネームスペースの各々について、前記書き込みデータを圧縮する単位である圧縮単位を生成するように構成された圧縮単位生成回路と、を含み、
前記圧縮単位生成回路は、
書き込み先のネームスペースのネームスペース識別子を指定するライトコマンドを前記ホストから受信したことに応じ、前記書き込み先のネームスペースの設定を示す第１のネームスペース設定情報に基づいて算出される、前記書き込み先のネームスペースに対応する第１の圧縮単位であって、前記書き込み先のネームスペースに書き込まれるべきデータを暗号化するための暗号鍵が第１の圧縮単位内で切り替わらないという制約を満たすサイズを有する第１の圧縮単位を生成し、
前記第１の圧縮単位を前記圧縮回路に設定するように構成されている、
メモリシステム。
続きを表示（約 3,600 文字）【請求項２】
前記圧縮単位生成回路は、
前記複数のネームスペースにそれぞれ対応する複数のネームスペース設定情報に基づいて、前記複数のネームスペースにそれぞれ対応する複数の圧縮単位を予め算出し、前記算出した複数の圧縮単位を保持し、
前記ライトコマンドを前記ホストから受信したことに応じ、前記第１の圧縮単位を前記複数の圧縮単位から選択することによって、前記第１の圧縮単位を前記圧縮回路に設定するように構成されている、
請求項１に記載のメモリシステム。
【請求項３】
前記圧縮単位生成回路は、
前記第１のネームスペース設定情報に基づき、前記書き込み先のネームスペースにおいて暗号鍵が切り替えられる単位である暗号鍵切り替え単位を算出し、
前記第１のネームスペース設定情報から、前記書き込み先のネームスペースの論理アドレス空間に含まれる一つの論理アドレス当たりのデータサイズを取得し、
前記算出した暗号鍵切り替え単位と前記取得したデータサイズとのうちの小さい方のサイズを前記第１の圧縮単位として算出するように構成されている、
請求項１に記載のメモリシステム。
【請求項４】
前記コントローラは、
前記不揮発性メモリから読み出される前記暗号化データを、前記圧縮データの暗号化に使用された暗号鍵を使用して復号する復号回路と、
前記復号回路によって復号されたデータを伸張することによって非圧縮データを生成する伸張回路と、をさらに具備し、
前記伸張回路は、
前記非圧縮データのサイズが、前記非圧縮データに対応する書き込みデータを圧縮する際に使用された圧縮単位に一致するか否かを判定するように構成されている、
請求項１に記載のメモリシステム。
【請求項５】
ホストに接続可能なメモリシステムであって、
不揮発性メモリと、
前記メモリシステムをアクセスするために前記ホストによって使用される論理アドレス空間に設定された複数の論理アドレス範囲に１対１の関係でそれぞれ関連付けられた複数の暗号鍵を管理し、且つ、前記不揮発性メモリを制御するように構成されたコントローラと、を具備し、
前記コントローラは、
前記ホストから受信されるライトコマンドに関連付けられた書き込みデータを圧縮するように構成された圧縮回路と、
前記圧縮回路から出力される圧縮データを、前記ライトコマンドによって指定される論理アドレスが属する論理アドレス範囲に関連付けられた暗号鍵を使用して暗号化することによって、前記不揮発性メモリに書き込まれるべき暗号化データを生成するように構成された暗号化回路と、
前記ホストからライトコマンドが受信される度、前記受信されたライトコマンドによって指定される論理アドレスが属する論理アドレス範囲を特定するように構成された論理アドレス範囲チェック回路と、
前記書き込みデータを圧縮する単位である圧縮単位を生成するように構成された圧縮単位生成回路と、を含み、
前記圧縮単位生成回路は、
前記ホストから受信された最新のライトコマンドによって指定される第１の論理アドレスが属する第１の論理アドレス範囲が、前記ホストから受信された一つ前のライトコマンドによって指定される第２の論理アドレスが属する第２の論理アドレス範囲と一致する場合、前記最新のライトコマンドに関連付けられた第１の書き込みデータが、前記一つ前のライトコマンドに関連付けられた第２の書き込みデータを少なくとも含むデータと一緒に圧縮されるように、前記圧縮単位の現在のサイズを拡張し、前記ホストからの次のライトコマンドの受信を待ち、
前記第１の論理アドレス範囲が前記第２の論理アドレス範囲と一致しない場合、前記第１の書き込みデータと、前記第２の書き込みデータを少なくとも含む前記データと、が別々に圧縮されるように、前記圧縮単位の前記現在のサイズを前記圧縮単位として生成し、前記生成した圧縮単位を前記圧縮回路に設定し、前記ホストからの前記次のライトコマンドの受信を待つように構成されている、
メモリシステム。
【請求項６】
前記圧縮単位生成回路は、
前記最新のライトコマンドの受信から所定時間経過しても前記次のライトコマンドが受信されない場合、または前記拡張された圧縮単位が上限に達した場合、前記第１の書き込みデータを少なくとも含むデータと、前記次のライトコマンドに関連付けられた書き込みデータと、が別々に圧縮されるように、前記圧縮単位の現在のサイズを前記圧縮単位として生成し、前記生成した圧縮単位を前記圧縮回路に設定するように構成されている、
請求項５に記載のメモリシステム。
【請求項７】
前記コントローラは、
前記第１の論理アドレス範囲が前記第２の論理アドレス範囲と一致しない場合、前記一つ前の書き込みデータを少なくとも含む前記データのうち、少なくとも前記一つ前の書き込みデータを圧縮しない制御を実行するように構成されている、
請求項５に記載のメモリシステム。
【請求項８】
前記コントローラは、
前記不揮発性メモリから読み出される前記暗号化データを、前記圧縮データの暗号化に使用された暗号鍵を使用して復号する復号回路と、
前記復号回路によって復号されたデータを伸張することによって非圧縮データを生成する伸張回路と、をさらに具備し、
前記伸張回路は、
前記非圧縮データのサイズが、前記非圧縮データに対応する書き込みデータを圧縮する際に使用された圧縮単位に一致するか否かを判定するように構成されている、
請求項５に記載のメモリシステム。
【請求項９】
ホストに接続可能なメモリシステムであって、
不揮発性メモリと、
前記メモリシステムにアクセスするために前記ホストによって使用される複数のネームスペースと、前記複数のネームスペースに１対１の関係でそれぞれ関連付けられた複数の暗号鍵とを管理し、且つ、前記不揮発性メモリを制御するように構成されたコントローラと、を具備し、
前記コントローラは、
前記ホストから受信されるライトコマンドに関連付けられた書き込みデータを圧縮するように構成された圧縮回路と、
前記圧縮回路から出力される圧縮データを、前記書き込みデータが書き込まれるべきネームスペースに関連付けられた暗号鍵を使用して暗号化することによって、前記不揮発性メモリに書き込まれるべき暗号化データを生成するように構成された暗号化回路と、
前記書き込みデータを圧縮する単位である圧縮単位を生成するように構成された圧縮単位生成回路と、を含み、
前記圧縮単位生成回路は、
前記ホストから受信された最新のライトコマンドによって指定される第１のネームスペース識別子が、前記ホストから受信された一つ前のライトコマンドによって指定される第２のネームスペース識別子と一致する場合、前記最新のライトコマンドに関連付けられた第１の書き込みデータが、前記一つ前のライトコマンドに関連付けられた第２の書き込みデータを少なくとも含むデータと一緒に圧縮されるように、前記圧縮単位の現在のサイズを拡張し、前記ホストからの次のライトコマンドの受信を待ち、
前記第１のネームスペース識別子が前記第２のネームスペース識別子と一致しない場合、前記第１の書き込みデータと、前記第２の書き込みデータを少なくとも含む前記データと、が別々に圧縮されるように、前記圧縮単位の前記現在のサイズを前記圧縮単位として生成し、前記生成した圧縮単位を前記圧縮回路に設定し、前記ホストからの前記次のライトコマンドの受信を待つように構成されている、
メモリシステム。
【請求項１０】
前記圧縮単位生成回路は、
前記最新のライトコマンドの受信から所定時間経過しても前記次のライトコマンドが受信されない場合、または前記拡張された圧縮単位が上限に達した場合、前記第１の書き込みデータを少なくとも含むデータと、前記次のライトコマンドに関連付けられた書き込みデータと、が別々に圧縮されるように、前記圧縮単位の現在のサイズを前記圧縮単位として生成し、前記生成した圧縮単位を前記圧縮回路に設定するように構成されている、
請求項９に記載のメモリシステム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、不揮発性メモリを備えるメモリシステムおよびメモリシステムを制御する制御方法に関する。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、不揮発性メモリを備えるメモリシステムが広く普及している。このようなメモリシステムの一つとして、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリを備えるソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）が知られている。
【０００３】
また、最近では、不揮発性メモリの記憶スペースの有効利用と、メモリシステムに保存されたユーザデータの保護と、に有用なメモリシステムの実現が要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
米国特許出願公開第２０１６／００１１９７２号明細書
米国特許出願公開第２０２２／０３７７０２７号明細書
米国特許出願公開第２０２２／０３７７０１３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の一実施形態が解決しようとする課題は、不揮発性メモリの記憶スペースの有効利用とユーザデータの保護とに有用なメモリシステムおよび制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態によれば、メモリシステムは、ホストに接続可能である。前記メモリシステムは、不揮発性メモリと、コントローラとを具備する。前記コントローラは、前記メモリシステムにアクセスするために前記ホストによって使用される複数のネームスペースを管理し、且つ、前記不揮発性メモリを制御するように構成されている。前記コントローラは、圧縮回路と、暗号化回路と、圧縮単位生成回路と、を含む。前記圧縮回路は、前記ホストから受信される書き込みデータを圧縮するように構成されている。前記暗号化回路は、前記圧縮回路から出力される圧縮データを、暗号鍵を使用して暗号化することによって、前記不揮発性メモリに書き込まれるべき暗号化データを生成するように構成されている。前記圧縮単位生成回路は、前記複数のネームスペースの各々について、前記書き込みデータを圧縮する単位である圧縮単位を生成するように構成されている。前記圧縮単位生成回路は、書き込み先のネームスペースのネームスペース識別子を指定するライトコマンドを前記ホストから受信したことに応じ、前記書き込み先のネームスペースの設定を示す第１のネームスペース設定情報に基づいて算出される、前記書き込み先のネームスペースに対応する第１の圧縮単位であって、前記書き込み先のネームスペースに書き込まれるべきデータを暗号化するための暗号鍵が第１の圧縮単位内で切り替わらないという制約を満たすサイズを有する第１の圧縮単位を生成する。前記圧縮単位生成回路は、前記第１の圧縮単位を前記圧縮回路に設定する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
第１実施形態に係るメモリシステムを含む情報処理システムの構成例を示すブロック図。
第１実施形態に係るメモリシステムの不揮発性メモリに含まれる複数のメモリチップの各々の構成例を示すブロック図。
第１実施形態に係るメモリシステムにおいて使用されるネームスペースの構成例を示す図。
第１実施形態に係るメモリシステムにおいて使用されるロッキングテーブルの構成例を示す図。
第１実施形態に係るメモリシステムにおける論理アドレス範囲（ＬＢＡレンジ）の設定の例を示す図。
データを圧縮するための圧縮単位とデータを暗号化するための暗号化鍵との関係の例を示す図。
第１実施形態に係るメモリシステムにおいて実行されるデータ書き込み処理およびデータ読み出し処理の例を示す図。
第１実施形態に係るメモリシステムにおいて管理されるネームスペース設定情報の例を示す図。
第１実施形態に係るメモリシステムおいて実行されるデータ書き込み処理の手順を示すフローチャート。
第１実施形態に係るメモリシステムにおいて実行される圧縮単位生成処理の手順を示すフローチャート。
第１実施形態に係るメモリシステムにおいて実行される暗号鍵切り替え単位算出処理の手順を示すフローチャート。
第１実施形態に係るメモリシステムにおいて実行されるデータ読み出し処理の手順を示すフローチャート。
第２実施形態に係るメモリシステムにおけるデータ書き込み処理およびデータ読み出し処理の例を示す図。
第２実施形態に係るメモリシステムにおいて実行される、複数の書き込みデータに対する圧縮処理の第１の例を示す図。
第２実施形態に係るメモリシステムにおいて実行される、複数の書き込みデータに対する圧縮処理の第２の例を示す図。
第２実施形態に係るメモリシステムにおいて実行される、複数の書き込みデータに対する圧縮処理の第３の例を示す図。
第２実施形態に係るメモリシステムにおいて実行されるデータ書き込み処理の一部の手順を示すフローチャート。
第２実施形態に係るメモリシステムにおいて実行されるデータ書き込み処理の残りの手順を示すフローチャート。
第３実施形態に係るメモリシステムにおけるデータ書き込み処理およびデータ読み出し処理の例を示す図。
第３実施形態に係るメモリシステムにおいて実行される、複数の書き込みデータに対する圧縮処理の第１の例を示す図。
第３実施形態に係るメモリシステムにおいて実行される、複数の書き込みデータに対する圧縮処理の第２の例を示す図。
第３実施形態に係るメモリシステムにおいて実行される、複数の書き込みデータに対する圧縮処理の第３の例を示す図。
第３実施形態に係るメモリシステムにおいて実行されるデータ書き込み処理の一部の手順を示すフローチャート。
第３実施形態に係るメモリシステムにおいて実行されるデータ書き込み処理の残りの手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、実施形態を説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るメモリシステム３を含む情報処理システム１の構成例を示すブロック図である。情報処理システム１は、ホスト２と、メモリシステム３とを含む。ホスト２と、メモリシステム３とは、バス７を介して接続可能である。
【０００９】
ホスト２は、情報処理装置である。ホスト２は、例えば、パーソナルコンピュータ、サーバコンピュータ、または携帯端末である。ホスト２は、メモリシステム３にアクセスする。具体的には、ホスト２は、データを書き込むためのコマンドであるライトコマンドをメモリシステム３に送信する。また、ホスト２は、データを読み出すためのコマンドであるリードコマンドをメモリシステム３に送信する。
【００１０】
メモリシステム３は、ホスト２に接続可能なストレージデバイスである。メモリシステム３は、例えば、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）によって実現される。メモリシステム３は、不揮発性メモリを含む。メモリシステム３は、不揮発性メモリにデータを書き込む。また、メモリシステム３は、不揮発性メモリからデータを読み出す。
（【００１１】以降は省略されています）

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