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公開番号2025016066
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-31
出願番号2023119086
出願日2023-07-21
発明の名称ストレージ装置、ホスト装置、情報処理システム
出願人キオクシア株式会社
代理人弁理士法人サクラ国際特許事務所
主分類G06F 12/02 20060101AFI20250124BHJP(計算;計数)
要約【課題】平均レイテンシとスループットを改善可能とするストレージ装置、ホスト装置、情報処理システムを提供する。
【解決手段】本発明の実施形態によれば、不揮発メモリとコントローラとを備えたストレージ装置であって、不揮発メモリは、電圧印加回数が1回又は2回でデータ読み出し可能な第1の領域と、電圧印加回数が3回以上でデータ読み出し可能な第2の領域と、を有し、コントローラは、読出し要求単位のセグメントごとのリードコマンドの発行回数を示す情報を含む読出し頻度情報を有し、コントローラは、読出し頻度情報に基づいて、発行回数が所定の基準値以上の第1のセグメントを第1の領域又は第2の領域に書込み制御し、発行回数が所定の基準値未満の第2のセグメントを第2の領域に書込み制御する。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
不揮発メモリとコントローラとを備えたストレージ装置であって、
前記不揮発メモリは、
電圧印加回数が１回又は２回でデータ読み出し可能な第１の領域と、
電圧印加回数が３回以上でデータ読み出し可能な第２の領域と、を有し、
前記コントローラは、
読出し要求単位のセグメントごとのリードコマンドの発行回数を示す情報を含む読出し頻度情報を有し、
前記コントローラは、前記読出し頻度情報に基づいて、
前記発行回数が所定の基準値以上の第１のセグメントを前記第１の領域又は前記第２の領域に書込み制御し、
前記発行回数が所定の基準値未満の第２のセグメントを前記第２の領域に書込み制御する、
ストレージ装置。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記コントローラは、
前記セグメントごとに前記読出し頻度情報を生成可能に構成され、
前記読出し頻度情報に基づいて、前記第１の領域および前記第２の領域とは異なる第３の領域に格納され前記発行回数が所定の基準値以上の第３のセグメントを前記第１の領域又は前記第２の領域に移動させ、前記第１ないし第３の領域とは異なる第４の領域に格納され前記発行回数が所定の基準値未満の第４のセグメントを前記第２の領域に移動させるか否かを判定し、
前記第１の領域又は前記第２の領域に前記第３のセグメントの有効データを書込み制御し、前記第２の領域に前記第４のセグメントの有効データを書込み制御する
請求項１に記載のストレージ装置。
【請求項３】
前記コントローラは、
データの書込みコマンドに含まれる前記読出し頻度情報を保持可能に構成され、
保持された前記読出し頻度情報に基づいてガベージコレクション又はウェアレベリングを実行可能に構成された
請求項２に記載のストレージ装置。
【請求項４】
前記コントローラは、
受信したコマンドに含まれる前記読出し頻度情報を解釈可能に構成され、
前記第１のセグメントを受信した場合に前記第４の領域から前記第４のセグメントを読み出し、前記第１の領域又は前記第２の領域に前記第１のセグメントを書込み制御し、前記第２の領域に前記第４のセグメントを書込み制御する、
請求項２に記載のストレージ装置。
【請求項５】
前記コントローラは、
受信したコマンドに含まれる前記読出し頻度情報を解釈可能に構成され、
前記第２のセグメントを受信した場合に前記第３の領域から前記第３のセグメントを読み出し、前記第１の領域又は前記第２の領域に前記第３のセグメントを書込み制御し、前記第２の領域に前記第２のセグメントを書込み制御する、
請求項２に記載のストレージ装置。
【請求項６】
前記不揮発メモリは、
第１のセルと、
第２のセルと、を有し、
前記第１のセルは、
前記第１の領域及び前記第２の領域を有し、
前記第２のセルは、
前記第１の領域及び前記第２の領域のうち前記第２の領域を有し、
前記コントローラは、
前記第１のセル及び前記第２のセルの割当情報を含むネームスペースの設定コマンドを受信可能に構成され、
前記設定コマンドに基づいて前記不揮発メモリに前記第１のセルと前記第２のセルを割当可能に構成された
請求項１に記載のストレージ装置。
【請求項７】
請求項１記載のストレージ装置と接続可能なホスト装置であって、
前記読出し頻度情報を生成可能なモジュールと、
前記読出し頻度情報を含むコマンドを前記ストレージ装置に送信可能で、前記ストレージ装置のネームスペースの設定コマンドを送信可能なホストコントローラと、
を備えたホスト装置。
【請求項８】
前記ホストコントローラは、
前記読出し頻度情報を含むコマンドを前記ストレージ装置に送信し、前記第１のセグメントの有効データを前記第１の領域に書込みさせる
請求項７に記載のホスト装置。
【請求項９】
前記ホストコントローラは、
前記読出し頻度情報を含むコマンドを前記ストレージ装置に送信し、前記第２のセグメントの有効データを前記第２の領域に書込みさせる
請求項７に記載のホスト装置。
【請求項１０】
請求項１記載のストレージ装置と、
請求項７記載のホスト装置と、
を備えた情報処理システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ストレージ装置、ホスト装置、情報処理システムに関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
マス・メディアの発達、とくにインターネットの普及により、人々の前に表出する情報は加速度的に増大している。ＩｏＴを活用したセンシング技術の発達や、深層学習を代表とした大規模データの活用も活発化しており、日々蓄積される情報はますます膨大な量となっている。こうしたデータを更新頻度によって階層化管理することにより、ファイルシステムやデータベースにおいてデータ書込みのパフォーマンスが大きく向上してきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許出願公開第２０２２／００７６７５３号明細書
米国特許出願公開第２０１２／０２９７１２１号明細書
米国特許第７８５９９３２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、平均レイテンシとスループットを改善可能とするストレージ装置、ホスト装置、情報処理システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、不揮発メモリとコントローラとを備えたストレージ装置であって、不揮発メモリは、電圧印加回数が１回又は２回でデータ読み出し可能な第１の領域と、電圧印加回数が３回以上でデータ読み出し可能な第２の領域と、を有し、コントローラは、読出し要求単位のセグメントごとのリードコマンドの発行回数を示す情報を含む読出し頻度情報を有し、コントローラは、読出し頻度情報に基づいて、発行回数が所定の基準値以上の第１のセグメントを第１の領域又は第２の領域に書込み制御し、発行回数が所定の基準値未満の第２のセグメントを第２の領域に書込み制御する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
本発明の第１実施形態に係る情報処理システムのハードウェア構成を示すブロック図である。
本発明の第１実施形態に係る情報処理システムの機能構成を示すブロック図である。
本発明の第１実施形態に係る情報処理システムの機能構成の変形例を示すブロック図である。
本発明の第１実施形態に係る情報処理システムのホストメモリの構成を示すブロック図である。
本発明の第１実施形態に係る情報処理システムのリードカウントマップのデータ構造を示す図である。
本発明の第１実施形態に係る情報処理システムの不揮発メモリにおける書込み領域の分割の概要を示す図である。
本発明の第１実施形態に係る情報処理システムの不揮発メモリにおける４－４－３－４グレイコーディングのビット配置の例を示す図である。
本発明の第１実施形態に係る情報処理システムの不揮発メモリにおける１－４－５－５グレイコーディングのビット配置の例を示す図である。
本発明の第１実施形態に係る不揮発メモリにおけるデータプログラム後のしきい値領域を示す図である。
不揮発メモリにおける４－４－３－４グレイコーディングで書き込まれたセルにおけるLowerページのデータリードの際にワードラインに印加される電圧波形の例を示す図である。
不揮発メモリにおける１－４－５－５グレイコーディングで書き込まれたセルにおけるLowerページのデータリードの際にワードラインに印加される電圧波形の例を示す図である。
本発明の第１実施形態に係る情報システムのコマンド処理動作を示すフローチャートである。
本発明の第１実施形態に係るストレージデバイスの初期化動作の例を示すフローチャートである。
本発明の第１実施形態に係るRead Coldデータのガベージコレクション候補セグメントリストへの登録動作の例を示すフローチャートである。
本発明の第１実施形態に係るストレージデバイスのRead Hotデータを含むコピーコマンド受信の動作例を示すフローチャートである。
本発明の第１実施形態に係るストレージデバイスのRead Coldデータを含むコピーコマンド受信の動作例を示すフローチャートである。
本発明の第１実施形態に係るＣＰＵのガベージコレクションの動作例を示すフローチャートである。
本発明の第２実施形態に係るガベージコレクションの動作例を示すフローチャートである。
本発明の第２実施形態に係るCleaning処理におけるRead Coldデータの移動動作例を示すフローチャートである。
本発明の第３実施形態に係るRead Hotデータのコピー動作例を示すフローチャートである。
本発明の第３実施形態に係るRead Coldデータのコピー動作例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下の説明において、リード頻度の高いデータを「Read Hot」、リード頻度の低いデータを「Read Cold」のように呼ぶ。また、「Read Hot」「Read Cold」の分類をHot Coldセパレーションと称する。実施形態の情報処理システムは、リード頻度の高いデータを、ＱＬＣ（Quad Level Cell）や、ＱＬＣよりも多値化されたNANDのグレイコーディングにおけるデータリード時の電圧印加回数が少ないページ（電圧印加回数が１回又は２回の領域）に配置する。同様に、実施形態の情報処理システムは、リード頻度の低いデータを、ＱＬＣや、ＱＬＣよりも多値化されたNANDのグレイコーディングにおけるデータリード時の電圧印加回数が多いページ（電圧印加回数が３回以上の領域）に配置する。ここで、グレイコーディングは、前後に隣接する符号間のハミング距離が必ず１となるように符号化する符号化方法である。グレイコーディングされた符号は、ある値から隣接した値に変化する際に、常に１ビットしか変化しない。
【０００８】
また、実施形態の情報処理システムにおけるストレージデバイスは、データがRead Hotであることを示す情報をホストから受け取るインタフェースを具備する。さらに、実施形態のストレージデバイスは、Read Hotデータを配置する領域のサイズをホストが指定するインタフェースを具備する。
【０００９】
（第１実施形態）
第１実施形態の情報処理システムは、セグメントのリード頻度に基づくHot Coldセパレーションを実施する。Hot Coldセパレーションの結果に基づき、情報処理システムは、リード頻度が高いデータをストレージデバイスの読出しが高速な領域（ＳＬＣ領域）に格納し、リード頻度が低いデータはストレージデバイスの読出しが低速な領域（ＱＬＣ領域）に格納する。
【００１０】
図１は、第１実施形態の情報処理システム１０１の構成を示す。第１実施形態の情報処理システム１０１は、ホスト１０２及びストレージデバイス１０５を有する。
（【００１１】以降は省略されています）

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