專利名稱：具有對數(shù)據(jù)磁道的寫的自適應(yīng)計(jì)數(shù)的盤驅(qū)動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來說涉及磁記錄硬盤驅(qū)動器(HDD)，且更具體地說涉及對數(shù)據(jù)磁道的寫入數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)以最小化寫期間的相鄰磁道侵占(ATE)的影響的具有高數(shù)據(jù)磁道密度的 HDD。
背景技術(shù)：
具有高數(shù)據(jù)密度的HDD需要具有高數(shù)據(jù)磁道密度，這意味著將同心數(shù)據(jù)磁道更緊密地?cái)D壓在一起。高磁道密度增加了相鄰磁道侵占(ATE)的問題。當(dāng)在與正寫入的磁道相鄰的磁道中存儲的舊數(shù)據(jù)在對數(shù)據(jù)磁道的多次寫入之后變得惡化時(shí)發(fā)生ATE。ATE通常轉(zhuǎn)化為誤碼率(BER)的增加，導(dǎo)致HDD的性能和可靠性的惡化。解決ATE問題的一個(gè)方法是對每個(gè)磁道的寫入數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)已經(jīng)對磁道進(jìn)行寫入達(dá)預(yù)定次數(shù)時(shí)，讀取然后重寫該磁道及其兩側(cè)的一個(gè)或多個(gè)相鄰磁道。因?yàn)楸苊饬藛蝹€(gè)磁道的大量重復(fù)性寫入，所以不會增大ATE的影響。在US 7，567，400B2中描述了該方法， 將其受讓給與本申請相同的受讓人。但是，因?yàn)镠DD可能具有非常大數(shù)量的磁道，例如，幾十萬個(gè)，所以可能需要分配大量的存儲器來存儲每個(gè)磁道的計(jì)數(shù)。因此需要的是以使得有效使用存儲器且仍然有效地解決ATE問題的方式對數(shù)據(jù)磁道的寫進(jìn)行計(jì)數(shù)的HDD。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及使用對數(shù)據(jù)磁道的寫的自適應(yīng)計(jì)數(shù)以最小化ATE的影響的HDD。將磁道分組為片段且將計(jì)數(shù)器與每個(gè)片段相關(guān)聯(lián)，但是片段中的磁道數(shù)量不固定，而是根據(jù)對片段的寫入數(shù)量變化或適應(yīng)。因此片段可具有“粗造”的粒度，意味著其具有相對大數(shù)量的磁道，或“精細(xì)”的粒度，意味著其具有相對小數(shù)量的磁道。當(dāng)對粗糙的片段的寫入數(shù)量的計(jì)數(shù)增大然后達(dá)到預(yù)定閾值時(shí)，將該片段劃分為多個(gè)具有較少磁道的更精細(xì)的片段。原始片段不再存在且不需要存儲器來存儲其計(jì)數(shù)。該處理繼續(xù)且片段繼續(xù)被劃分為具有較少磁道的更精細(xì)粒度的片段，直到片段達(dá)到預(yù)定最小數(shù)量的磁道，例如僅一個(gè)磁道為止。當(dāng)對具有最小數(shù)量磁道的片段的寫入數(shù)量的計(jì)數(shù)達(dá)到預(yù)定閾值時(shí)，讀取和重寫在該片段中的所有磁道以及與該片段徑向相鄰和該片段兩側(cè)上的磁道，優(yōu)選地重寫到相同磁道，且對該片段的計(jì)數(shù)器被復(fù)位到零。該自適應(yīng)計(jì)數(shù)還可擴(kuò)展到單個(gè)磁道之外，擴(kuò)展到磁道內(nèi)的單獨(dú)的數(shù)據(jù)扇區(qū)。當(dāng)對僅具有一個(gè)磁道的片段的寫入數(shù)量的計(jì)數(shù)達(dá)到預(yù)定閾值時(shí)，代替讀取和重寫該單個(gè)磁道， 可在被劃分為多個(gè)子片段的一個(gè)磁道的片段的情況下繼續(xù)操作，其中每個(gè)子片段包括該磁道的多個(gè)數(shù)據(jù)扇區(qū)。本發(fā)明還包括在導(dǎo)致該片段的重新分組的存儲器中的計(jì)數(shù)器的“無用單元收集”(GC)處理?？稍谧赃m應(yīng)計(jì)數(shù)已經(jīng)運(yùn)行的預(yù)定時(shí)間之后，例如在固定時(shí)間之后規(guī)律地(比如在HDD起動時(shí)、在空閑時(shí)間期間、或當(dāng)使用的存儲器接近對于自適應(yīng)計(jì)數(shù)處理分配的存儲器時(shí))執(zhí)行GC。在GC處理中，將片段識別為自從上次GC起還沒有被寫入的片段，將那些片段重新分組為更粗糙粒度的片段，且釋放那些片段的計(jì)數(shù)器。為了更全面地理解本發(fā)明的性質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)該結(jié)合附圖參考以下的詳細(xì)說明。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的磁記錄硬盤驅(qū)動器(HDD)的框圖。圖2是圖示在寫期間的相鄰磁道侵占(ATE)問題的盤和相關(guān)聯(lián)的讀/寫頭的截面圖。圖3是圖示用于對HDD的所有數(shù)據(jù)磁道的寫入數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)的、本發(fā)明的自適應(yīng)計(jì)數(shù)方法的一個(gè)實(shí)現(xiàn)的決策樹。圖4A-圖4B是在根據(jù)本發(fā)明的自適應(yīng)計(jì)數(shù)操作之前(圖4A)和之后(圖4B)的盤的圖示說明。
具體實(shí)施例方式圖1是根據(jù)本發(fā)明的磁記錄盤驅(qū)動器(HDD) 10的框圖。HDD 10包括硬盤控制器 (HDC) 12，其可以包括微控制器或微處理器和/或由微控制器或微處理器實(shí)現(xiàn)?？刂破?2 運(yùn)行存儲器14中存儲的、且具體表現(xiàn)下面進(jìn)一步描述的邏輯和算法的計(jì)算機(jī)程序。存儲器 14可與控制器12分開或作為控制器芯片上的嵌入式存儲器。還可以以微代碼或控制器12 可訪問的其他類型的存儲器來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)程序?？刂破?2連接到與主計(jì)算機(jī)18通信的主機(jī)接口 16。主計(jì)算機(jī)18可以是根據(jù)電池電力操作的便攜式計(jì)算機(jī)。主機(jī)接口 16可以是任意現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)-HDD接口，比如串行 ATA (高級技術(shù)附加裝置)或SCSI (小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口)。雖然圖1的頂視圖僅示出了單個(gè)盤M和相關(guān)聯(lián)的讀/寫磁頭22，但是HDD 10典型地包括在主軸23上安裝并由主軸馬達(dá)(沒有示出)旋轉(zhuǎn)的盤M的堆棧，其中每個(gè)盤表面與多個(gè)磁頭22之一相關(guān)聯(lián)。讀/寫磁頭22典型地是感應(yīng)寫磁頭與磁阻讀磁頭的組合，并位于磁頭攜載器或滑動器30的后端或端面上。由懸架32在致動器臂31上支撐滑動器30，該懸架32使得滑動器能夠在以箭頭130的方向旋轉(zhuǎn)時(shí)在由盤M產(chǎn)生的空氣軸承 (air-bearing)上“俯仰(pitch) ” 和“滾動”。盤M具有徑向間隔的同心數(shù)據(jù)磁道，將其之一示為磁道101。每個(gè)數(shù)據(jù)磁道具有指示磁道開始的基準(zhǔn)索引121。將HDD 10圖示為區(qū)位記錄GBR)HDD，這是因?yàn)閷?shù)據(jù)磁道徑向地分組為多個(gè)環(huán)形的數(shù)據(jù)帶或區(qū)，將其三個(gè)示為區(qū)151、152和153，但是本發(fā)明可完全地應(yīng)用于不使用^R的HDD，在該情況下HDD將僅具有單個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)。在每個(gè)區(qū)內(nèi)，還將磁道圓周地劃分為多個(gè)鄰近的物理數(shù)據(jù)扇區(qū)，比如在徑向外部數(shù)據(jù)區(qū)中的典型的數(shù)據(jù)扇區(qū)164。 每個(gè)數(shù)據(jù)扇區(qū)164之前有同步(sync)字段，比如典型的同步字段163。同步字段163可由讀磁頭檢測以使能數(shù)據(jù)扇區(qū)164中讀和寫數(shù)據(jù)位的同步。同步字段163是每次將數(shù)據(jù)寫入其相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)扇區(qū)164中時(shí)都磁化的盤上的非數(shù)據(jù)區(qū)域。每個(gè)數(shù)據(jù)磁道還包括多個(gè)圓周地或環(huán)形地間隔的伺服扇區(qū)120，其包括可由讀磁頭檢測以便將磁頭22移動到期望的數(shù)據(jù)磁道并將磁頭22維持在數(shù)據(jù)磁道上的定位信息。 每個(gè)磁道中的伺服扇區(qū)與在其它磁道中的伺服扇區(qū)圓周地對準(zhǔn)，以使得它們通常以徑向方向在磁道兩端延伸，如徑向的伺服扇區(qū)120所表示的那樣。伺服扇區(qū)120是典型地在盤的制造或格式化期間磁化一次、且不想在HDD的正常操作期間擦除的盤上的非數(shù)據(jù)區(qū)域。在每個(gè)磁道中，每個(gè)伺服扇區(qū)120具有伺服識別(SID)標(biāo)記，也稱為伺服定時(shí)標(biāo)記(STM)，其指示伺服扇區(qū)的開始。典型地存在位于各伺服扇區(qū)之間的多個(gè)數(shù)據(jù)扇區(qū)164。與HDD 10相關(guān)聯(lián)的電子裝置還包括伺服電子裝置40。在HDD 10的操作中，讀/ 寫信道20從磁頭22接收信號，并將伺服信息從伺服扇區(qū)120傳遞到伺服電子裝置40，并將數(shù)據(jù)信號從數(shù)據(jù)扇區(qū)164傳遞到控制器12。伺服電子裝置40典型地包括使用來自伺服扇區(qū)120的伺服信息以運(yùn)行產(chǎn)生控制信號的控制算法的伺服控制處理器。將控制信號轉(zhuǎn)換為驅(qū)動致動器觀以定位磁頭22的電流。在HDD 10的操作中，接口 16從主計(jì)算機(jī)18接收請求以從數(shù)據(jù)扇區(qū)164讀取或向數(shù)據(jù)扇區(qū)164寫入?？刂破?2從接口 15接收所請求的數(shù)據(jù)扇區(qū)的列表，并將其轉(zhuǎn)換為唯一地識別盤表面、磁道和數(shù)據(jù)扇區(qū)的一組數(shù)字。將該數(shù)字傳遞到伺服電子裝置40以使得能夠?qū)⒋蓬^22定位到適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)扇區(qū)164?？刂破?2用作數(shù)據(jù)控制器以將寫數(shù)據(jù)塊從主計(jì)算機(jī)18通過讀/寫信道20傳送， 以由磁頭22寫入到盤對，且將讀數(shù)據(jù)塊從盤M傳送回主計(jì)算機(jī)18。除了旋轉(zhuǎn)盤存儲器之外，HDD典型地包括在主計(jì)算機(jī)和盤存儲器之間傳送數(shù)據(jù)之前臨時(shí)保存數(shù)據(jù)的固態(tài)存儲器(稱為“高速緩存”)?，F(xiàn)有的高速緩存是動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)，其是可以經(jīng)歷很大數(shù)量的寫/擦除周期且具有高數(shù)據(jù)傳送速率的易失性形式的存儲器。HDD還可包括非易失存儲器。一種類型的非易失存儲器是“閃速”存儲器，其在浮柵晶體管的陣列(所謂的可以以塊來電擦除和重新編程的“單元”)中存儲信息。因此在HDD 10中，控制器12還經(jīng)由數(shù)據(jù)總線M與易失性存儲器50 (示為DRAM)和可選非易失存儲器52通信。為滿足具有高數(shù)據(jù)密度的HDD的需求，已經(jīng)減小了數(shù)據(jù)磁道間隔或“間距”，這意味著將同心磁道更緊密地?cái)D壓在一起。這不僅增加寫入的磁道的出錯(cuò)率，而且還增加了相鄰磁道侵占(ATE)問題?？偟膩碚f，當(dāng)在與正寫入的磁道相鄰的磁道中存儲的舊數(shù)據(jù)在對數(shù)據(jù)磁道多次寫入之后變得惡化時(shí)發(fā)生ATE。ATE通常轉(zhuǎn)化為誤碼率(BER)的增大，導(dǎo)致盤驅(qū)動器的性能的惡化。在一些嚴(yán)重情況中，差的BER將導(dǎo)致不可恢復(fù)的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的顯著增力口。己經(jīng)由 Zhihao LI 等在"Adjacent Track Erasure Analysis and Modeling at HighTrack Density”，IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL. 39，NO. 5,2003 年 9 月， pp. 2627-2629 中描述了 ATE。圖2中示意性地示出了 ATE問題，圖2是盤M和相關(guān)聯(lián)的讀/寫磁頭22的截面圖。示出盤M具有記錄層對’，該記錄層24’具有寫數(shù)據(jù)磁道n-1到n+1。讀/寫磁頭22 的寫入極60產(chǎn)生導(dǎo)向與極60對準(zhǔn)的磁道η的磁寫入場70。但是，寫入場70通常比數(shù)據(jù)磁道更寬，因此當(dāng)寫入極60寫入磁道η時(shí)，寫入場70的外部(被稱為邊緣場)至少重疊到磁道η+1和η-1上(其是正寫入的磁道的任一側(cè)上的單個(gè)磁道)。該重疊是將導(dǎo)致增加的噪聲和磁道η+1和η-1上數(shù)據(jù)的惡化的ATE。ATE還可能發(fā)生在遠(yuǎn)離正寫入的磁道的多于一個(gè)磁道的多個(gè)磁道中，例如兩個(gè)磁道。解決ATE問題的一個(gè)方法是對每個(gè)磁道的寫入數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)已經(jīng)對磁道寫入達(dá)預(yù)定次數(shù)時(shí)，讀取然后重寫該磁道及其兩側(cè)的一個(gè)或多個(gè)相鄰磁道。因?yàn)楸苊饬藛蝹€(gè)磁道的大量重復(fù)性寫入，所以不會增大ATE的影響。因?yàn)樵诳赡茉龃驛TE影響之前重寫相鄰磁道，所以提高了相鄰磁道上數(shù)據(jù)的可靠性。在US 7，567，400Β2中描述了該方法，將其受讓給與本申請相同的受讓人。因?yàn)镠DD可具有很大數(shù)量的磁道，例如，幾十萬，所以可能需要大量的存儲器來存儲每個(gè)磁道的計(jì)數(shù)。因此已經(jīng)提出將磁道分組為多個(gè)片段，其中每個(gè)片段具有相同的固定數(shù)量的磁道，例如4個(gè)，并對每個(gè)片段的寫入數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)。就像‘400 專利的方法那樣，當(dāng)已經(jīng)對片段寫入達(dá)預(yù)定次數(shù)時(shí)，讀取然后重寫該片段中的所有磁道和該片段兩側(cè)的一個(gè)或多個(gè)磁道。在本發(fā)明中，對數(shù)據(jù)磁道的寫的自適應(yīng)計(jì)數(shù)用以最小化ATE的影響。因?yàn)橐恍?shù)據(jù)文件比其它的更頻繁地重寫，所以這些文件導(dǎo)致盤上的“熱點(diǎn)”，即，屬于這些文件的數(shù)據(jù)扇區(qū)比其它數(shù)據(jù)扇區(qū)更頻繁地重寫。在本發(fā)明中，將磁道分組為多個(gè)片段并將計(jì)數(shù)器與每個(gè)片段相關(guān)聯(lián)，但是在一個(gè)片段中磁道的數(shù)量不固定，而是根據(jù)對片段的寫入數(shù)量而變化或適應(yīng)。因此，片段可具有“粗糙”的粒度(granularity)，意味著其具有相對大數(shù)量的磁道，或“精細(xì)”的粒度，意味著其具有相對小數(shù)量的磁道。隨著對粗糙片段的寫入數(shù)量增加， 該片段被劃分為具有更少磁道的多個(gè)更精細(xì)的片段。片段的自適應(yīng)粒度優(yōu)化了計(jì)數(shù)器所需的存儲器的量和由于不需要的讀取和重寫操作造成的盤驅(qū)動器性能開銷之間的折中。對于精細(xì)粒度，存儲器需求大，因?yàn)閷⒂懈髷?shù)量的計(jì)數(shù)器，但是由于不必要的讀取和重寫操作造成的盤驅(qū)動器性能開銷小，因?yàn)樾枰x取和重寫更少的磁道。對于粗糙粒度，存儲器需求小，因?yàn)閷⒂懈俚挠?jì)數(shù)器，但是盤驅(qū)動器性能開銷將更大，因?yàn)樾枰x取和重寫大數(shù)量的磁道。圖3是圖示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)現(xiàn)的決策樹。在對所有數(shù)據(jù)磁道的寫入數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)的自適應(yīng)方法中，片段的數(shù)量改變且磁道/片段(M)的數(shù)量變化。如圖3所示，最初將所有數(shù)據(jù)磁道分組為N個(gè)片段，且每個(gè)片段具有M = Ml個(gè)磁道，因此在HDD中存在總共NXMl 個(gè)磁道?？梢曰谔囟℉DD，例如基于其意向用途來選擇N和Ml的值。理論上N可以是1， 且Ml可以是HDD中數(shù)據(jù)磁道的總數(shù)。在圖1的示例中，為了簡化本發(fā)明的該實(shí)現(xiàn)的解釋的目的，Ml = 8。在操作期間，控制器(圖1中的HDC 12)或HDD中的另一控制器或微處理器識別其中寫入數(shù)據(jù)塊的片段，并對將數(shù)據(jù)塊寫入N個(gè)片段中的每個(gè)的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。因此最初存在N個(gè)計(jì)數(shù)器且每個(gè)計(jì)數(shù)器被設(shè)置為其初始值，典型地是0。在與控制器12相關(guān)聯(lián)的存儲器，例如存儲器12、易失性存儲器50或非易失存儲器52中存儲計(jì)數(shù)值。當(dāng)任意片段的計(jì)數(shù)(C)達(dá)到預(yù)定閾值(T)時(shí)，將該片段劃分為兩個(gè)片段，每個(gè)具有原始Ml個(gè)磁道的一半?？梢曰谔囟℉DD，例如基于HDD的已知磁道密度和/或HDD的意向用途，以及基于在制造期間測量的HDD的BER來選擇T的值。在一個(gè)示例中，對于2萬億字節(jié)(TB)的HDD，T可以是兩百萬。在決策節(jié)點(diǎn)201，片段1的計(jì)數(shù)C已達(dá)到值T，且從過度寫入的片段1形成兩個(gè)新的片段N+1和N+2。每個(gè)片段N+1和N+2具有N = M2 = Ml/2 = 4個(gè)磁道。片段1不再存在且不需要存儲器來存儲其計(jì)數(shù)。每個(gè)片段N+1和N+2的計(jì)數(shù)C 被設(shè)置為0，操作繼續(xù)且控制器12繼續(xù)留意對所有片段(即，片段2到N+2)的寫入數(shù)量。 該處理在決策樹上繼續(xù)。在決策節(jié)點(diǎn)202，片段N+2的計(jì)數(shù)C已達(dá)到值T，且從過度寫入的片段N+2形成兩個(gè)新的片段N+3和N+4。每個(gè)片段N+3和N+4具有M = M3 = M2/2 = 2個(gè)磁道。因此粒度已經(jīng)從片段1的8磁道/片段減小到片段N+3的2磁道/片段。片段N+2 不再存在且不需要存儲器來存儲其計(jì)數(shù)。操作繼續(xù)且控制器12繼續(xù)留意對所有片段(即， 片段2到Ν+1、Ν+3和N+4)的寫入數(shù)量。在決策節(jié)點(diǎn)203，片段N+4的計(jì)數(shù)C已達(dá)到值T，且從過度寫入的片段N+4形成兩個(gè)新的片段N+5和N+6。每個(gè)片段N+5和N+6具有N = M4 =M3/2 = 1個(gè)磁道。在圖3的示例中，已經(jīng)將磁道/片段的數(shù)量M的最小值(MIN)選擇為1。但是，可以選擇MIN大于1。操作繼續(xù)且控制器12繼續(xù)留意對包括片段N+5和N+6的所有剩余片段的寫入數(shù)量。但是，因?yàn)檫@些片段中的每個(gè)具有M = M4 = 1 = MIN，所以終止這些片段的進(jìn)一步劃分。因此，如在決策節(jié)點(diǎn)204所示，如果對于片段N+5，C = T，則讀取并重寫該片段中的所有磁道，以及與片段N+5中的磁道徑向相鄰及其兩側(cè)上的磁道，優(yōu)選地重寫為相同磁道，且片段N+5的計(jì)數(shù)C被設(shè)置為0。已經(jīng)描述了本發(fā)明，其中粒度基于磁道/片段，以使得如圖3的示例中所示，粒度從8磁道/片段減小到1磁道/片段。但是，本發(fā)明還可應(yīng)用于磁道內(nèi)的單獨(dú)的數(shù)據(jù)扇區(qū)。 再次參考圖1，每個(gè)數(shù)據(jù)磁道具有多個(gè)數(shù)據(jù)扇區(qū)164。典型地，數(shù)據(jù)扇區(qū)具有固定數(shù)量的字節(jié)，例如，512或4096字節(jié)。在圓周地相鄰的各伺服扇區(qū)120之間存在多個(gè)數(shù)據(jù)扇區(qū)164。 再次參考圖3，在節(jié)點(diǎn)204，代替讀取和重寫片段N+5的單個(gè)磁道(及其徑向相鄰的磁道)， 操作可在節(jié)點(diǎn)204繼續(xù)，其中一個(gè)磁道的片段N+5被劃分為多個(gè)子片段，其中每個(gè)子片段包含該磁道的多個(gè)數(shù)據(jù)扇區(qū)。例如，如果存在200個(gè)伺服扇區(qū)，則片段N+5可被劃分為兩個(gè)子片段，其中一個(gè)子片段包含伺服扇區(qū)1-100之間的所有數(shù)據(jù)扇區(qū)，而另一子片段包含伺服扇區(qū)101-200之間的所有數(shù)據(jù)扇區(qū)。該處理可如上所述地繼續(xù)，使用決策C = T 以進(jìn)一步將數(shù)據(jù)扇區(qū)的子片段細(xì)分為具有更小數(shù)量數(shù)據(jù)扇區(qū)的子片段，由此提供甚至更精細(xì)的粒度。在上述本發(fā)明的描述中，選擇T以在每個(gè)粒度級別具有相同值。但是，可以選擇T以便每次將片段劃分為兩個(gè)更小片段時(shí)具有不同值，例如，可以使得T在每次片段被劃分為兩個(gè)更小片段時(shí)都更小。本發(fā)明還包括導(dǎo)致片段的重新分組的存儲器中計(jì)數(shù)器的“無用單元收集”(GC， garbage collection)處理?？梢栽谝呀?jīng)運(yùn)行自適應(yīng)計(jì)數(shù)預(yù)定時(shí)間之后，例如在固定時(shí)間之后規(guī)律地(比如在HDD啟動時(shí)，在空閑時(shí)間期間，或當(dāng)使用的存儲器接近對于自適應(yīng)計(jì)數(shù)處理分配的存儲器時(shí))執(zhí)行GC。在一個(gè)方法中，將一位標(biāo)記分配給每個(gè)片段。在如上所述的自適應(yīng)計(jì)數(shù)處理期間，在第一次將數(shù)據(jù)寫入每個(gè)片段時(shí)，該片段標(biāo)記被設(shè)置為1。然后執(zhí)行GC且遍歷所有片段，且標(biāo)記被設(shè)置為0的片段是被識別為自從上次GC起還沒有被寫入的片段。將這些片段重新分組為更粗糙粒度的片段，并釋放那些片段的計(jì)數(shù)器。圖4A-圖4B是如上所述的操作之前(圖4A)和之后(圖4B)的盤的圖示說明。在圖4A中，存在具有兩個(gè)片段A和B的16個(gè)磁道，每個(gè)片段具有8磁道/片段。在圖4B中， 因?yàn)閷ζ蜛的過度寫入，所以片段A被劃分為片段Al和A2，每個(gè)具有4磁道/片段。因?yàn)閷ζ蜛2的過度寫入，所以片段A2被劃分為片段A21和A22，每個(gè)具有2磁道/片段。 因?yàn)閷ζ蜛21的過度寫入，所以片段A21被劃分為片段A211和A212，每個(gè)具有1磁道/ 片段，這是最小值。片段A211(磁道5)的計(jì)數(shù)已達(dá)到閾值T，所以準(zhǔn)備讀取和重寫片段211 及其相鄰的磁道。對于片段B發(fā)生類似情況，且準(zhǔn)備讀取和重寫片段B212 (其包括一個(gè)磁道(磁道14)及其相鄰磁道。因此磁道5和14被考慮為“熱點(diǎn)”。參考圖4B，然后可以執(zhí)行GC以釋放用于保存片段的計(jì)數(shù)的存儲器。在完成前一 GC之后，所有標(biāo)記被復(fù)位為0。對片段的任意寫入將片段標(biāo)記設(shè)置為1(即，將其標(biāo)記為最近使用的)。一旦開始GC，GC將遍歷所有節(jié)點(diǎn)并發(fā)現(xiàn)標(biāo)記仍被設(shè)置為0的任意片段。例如， 在圖4B中，如果在前一 GC之后從未寫入到片段A212和A211，那么它們的標(biāo)記將被設(shè)置為0。然后GC將片段A211和A212重新分組為單個(gè)片段A21，并將在存儲器中釋放那些片段的計(jì)數(shù)器。如上所述的HDD的操作可實(shí)現(xiàn)為存儲器中存儲并可由比如HDC之類的處理器、或 HDD中單獨(dú)的控制器或微處理器執(zhí)行的一組計(jì)算機(jī)程序指令?？刂破骰诖鎯ζ髦写鎯Φ某绦蛑噶顖?zhí)行邏輯和算術(shù)運(yùn)算，因此能夠執(zhí)行如上所述并在圖中表示的功能。雖然參考優(yōu)選實(shí)施例特別地示出和描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以做出形式和細(xì)節(jié)上的各種改變。因此，所公開的發(fā)明僅被考慮為示意性的且僅由所附的權(quán)利要求中指定的范圍所限制。
權(quán)利要求
1.一種盤驅(qū)動器，包括記錄盤，具有多個(gè)同心數(shù)據(jù)磁道以存儲來自主計(jì)算機(jī)的用戶數(shù)據(jù)； 寫入磁頭，用于將數(shù)據(jù)寫入到數(shù)據(jù)磁道； 控制器，用于選擇其中要由寫入磁頭寫入數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)磁道； 存儲器，耦接到控制器；以及其中，該控制器包括用于執(zhí)行方法的邏輯，所述方法包括(a)將數(shù)據(jù)磁道分組為具有多個(gè)數(shù)據(jù)磁道的片段；(b)對每個(gè)片段的寫入數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)；和(c)當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到表示過度寫入片段的閾值時(shí)，將所述過度寫入片段中的磁道分組為具有比所述過度寫入片段更少的數(shù)據(jù)磁道的片段。
2.如權(quán)利要求1所述的盤驅(qū)動器，其中，該方法進(jìn)一步包括 重復(fù)步驟(b)和(c)；當(dāng)片段中數(shù)據(jù)磁道的數(shù)量達(dá)到預(yù)定最小值時(shí)，關(guān)于具有所述預(yù)定最小數(shù)量的數(shù)據(jù)磁道的所述片段終止步驟(c)。
3.如權(quán)利要求2所述的盤驅(qū)動器，其中，該盤驅(qū)動器包括用于從數(shù)據(jù)磁道讀取數(shù)據(jù)的讀磁頭，且該方法進(jìn)一步包括如果具有所述預(yù)定最小數(shù)量的數(shù)據(jù)磁道的所述片段的計(jì)數(shù)達(dá)到所述閾值，從具有所述最小數(shù)量的數(shù)據(jù)磁道的所述片段中的所有數(shù)據(jù)磁道讀取數(shù)據(jù)；重寫從具有所述最小數(shù)量的數(shù)據(jù)磁道的所述片段中的所有數(shù)據(jù)磁道讀取的數(shù)據(jù)；和將具有所述最小數(shù)量的數(shù)據(jù)磁道的所述片段的計(jì)數(shù)復(fù)位為零。
4.如權(quán)利要求3所述的盤驅(qū)動器，其中，讀取數(shù)據(jù)進(jìn)一步包括從與具有所述最小數(shù)量的數(shù)據(jù)磁道的所述片段徑向相鄰和徑向內(nèi)部的至少一個(gè)磁道、以及從與具有所述最小數(shù)量的數(shù)據(jù)磁道的所述片段徑向相鄰和徑向外部的至少一個(gè)磁道讀取數(shù)據(jù)；且其中重寫數(shù)據(jù)包括從與具有所述最小數(shù)量的數(shù)據(jù)磁道的所述片段徑向相鄰和徑向內(nèi)部的所述至少一個(gè)磁道、以及從與具有所述最小數(shù)量的數(shù)據(jù)磁道的所述片段徑向相鄰和徑向外部的所述至少一個(gè)磁道重寫數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求2所述的盤驅(qū)動器，其中，所述預(yù)定最小值是一。
6.如權(quán)利要求1所述的盤驅(qū)動器，其中，每個(gè)數(shù)據(jù)磁道具有多個(gè)數(shù)據(jù)扇區(qū)且該方法進(jìn)一步包括重復(fù)步驟(b)和(c)；如果片段中數(shù)據(jù)磁道的數(shù)量是一，則對所述一個(gè)磁道的片段的寫入數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)；和當(dāng)所述一個(gè)磁道的片段的計(jì)數(shù)達(dá)到所述閾值時(shí)，將所述一個(gè)磁道的片段中的所述一個(gè)數(shù)據(jù)磁道分組為具有所述一個(gè)磁道中的數(shù)據(jù)扇區(qū)的多個(gè)子片段；和對每個(gè)子片段的寫入數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)。
7.如權(quán)利要求1所述的盤驅(qū)動器，其中，該方法進(jìn)一步包括在存儲器中存儲計(jì)數(shù)。
8.如權(quán)利要求7所述的盤驅(qū)動器，其中，該方法進(jìn)一步包括如果具有比所述過度寫入片段更少的數(shù)據(jù)磁道的所述片段在預(yù)定時(shí)間中還沒有被寫入，將具有比所述過度寫入片段更少的數(shù)據(jù)磁道的所述片段重新分組為單個(gè)片段，且釋放用于存儲具有比所述過度寫入片段更少的數(shù)據(jù)磁道的所述片段的計(jì)數(shù)的存儲器。
9.如權(quán)利要求7所述的盤驅(qū)動器，其中，該存儲器是非易失存儲器。
10.一種磁記錄盤驅(qū)動器，包括磁記錄盤，具有多個(gè)同心數(shù)據(jù)磁道以存儲數(shù)據(jù)；寫磁頭，用于產(chǎn)生磁寫入場以將數(shù)據(jù)寫入到數(shù)據(jù)磁道；讀磁頭，用于讀取在數(shù)據(jù)磁道中寫入的數(shù)據(jù)；控制器，用于控制由寫磁頭將數(shù)據(jù)寫入到數(shù)據(jù)磁道；和存儲器，耦接到該控制器并包含能夠由控制器讀取以最小化在與正寫入的數(shù)據(jù)磁道相鄰的數(shù)據(jù)磁道上寫入場的侵占影響的指令的程序，該指令的程序采取一方法，所述方法包括(a)將數(shù)據(jù)磁道分組為每個(gè)具有相同數(shù)量的數(shù)據(jù)磁道的片段；(b)對數(shù)據(jù)寫入每個(gè)片段的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)；(c)在存儲器中存儲每個(gè)片段的計(jì)數(shù)；(d)當(dāng)在選擇的片段中計(jì)數(shù)達(dá)到預(yù)定閾值時(shí)，將所述選擇的片段劃分為兩個(gè)片段，每個(gè)具有所述選擇的片段一半數(shù)量的數(shù)據(jù)磁道；(e)重復(fù)步驟(b)到(d)；和(f)如果片段包含預(yù)定最小數(shù)量的數(shù)據(jù)磁道且在具有所述最小值的所述片段中計(jì)數(shù)達(dá)到預(yù)定閾值，則從具有所述最小值的所述片段中的所有數(shù)據(jù)磁道讀取數(shù)據(jù)，并重寫從具有所述最小數(shù)量的所述片段中的所有數(shù)據(jù)磁道讀取的數(shù)據(jù)。
11.如權(quán)利要求10所述的盤驅(qū)動器，其中，讀取數(shù)據(jù)進(jìn)一步包括從與具有所述最小數(shù)量的數(shù)據(jù)磁道的所述片段徑向相鄰和徑向內(nèi)部的至少一個(gè)磁道、以及從與具有所述最小數(shù)量的數(shù)據(jù)磁道的所述片段徑向相鄰和徑向外部的至少一個(gè)磁道讀取數(shù)據(jù)；且其中重寫數(shù)據(jù)包括從與具有所述最小數(shù)量的數(shù)據(jù)磁道的所述片段徑向相鄰和徑向內(nèi)部的所述至少一個(gè)磁道、以及從與具有所述最小數(shù)量的數(shù)據(jù)磁道的所述片段徑向相鄰和徑向外部的所述至少一個(gè)磁道重寫數(shù)據(jù)。
12.如權(quán)利要求10所述的盤驅(qū)動器，其中，所述預(yù)定最小值是一。
13.如權(quán)利要求10所述的盤驅(qū)動器，其中，該方法進(jìn)一步包括如果每個(gè)具有所述選擇的片段一半數(shù)量的數(shù)據(jù)磁道的所述兩個(gè)片段在預(yù)定時(shí)間內(nèi)還沒有被寫入，則將每個(gè)具有所述選擇的片段一半數(shù)量的數(shù)據(jù)磁道的所述兩個(gè)片段重新分組為單個(gè)片段，并釋放用于存儲每個(gè)具有所述選擇的片段一半數(shù)量的數(shù)據(jù)磁道的所述兩個(gè)片段的計(jì)數(shù)的存儲器。
14.一種磁記錄盤驅(qū)動器，包括磁記錄盤，具有多個(gè)同心數(shù)據(jù)磁道以存儲數(shù)據(jù)；寫磁頭，用于產(chǎn)生磁寫入場以將數(shù)據(jù)寫入到數(shù)據(jù)磁道；讀磁頭，用于讀取在數(shù)據(jù)磁道中寫入的數(shù)據(jù)；控制器，用于控制由寫磁頭將數(shù)據(jù)寫入到數(shù)據(jù)磁道；和存儲器，耦接到該控制器并包括能夠由控制器讀取以最小化在與正寫入的數(shù)據(jù)磁道相鄰的數(shù)據(jù)磁道上寫入場的侵占影響的指令的程序，該指令的程序采取一方法，所述方法包括(a)將數(shù)據(jù)磁道分組為每個(gè)具有相同數(shù)量的數(shù)據(jù)磁道的片段；(b)對數(shù)據(jù)寫入每個(gè)片段的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)；(C)在存儲器中存儲每個(gè)片段的計(jì)數(shù)；(d)當(dāng)在選擇的片段中計(jì)數(shù)達(dá)到預(yù)定閾值時(shí)，將所述選擇的片段劃分為兩個(gè)片段，每個(gè)具有所述選擇的片段一半數(shù)量的數(shù)據(jù)磁道；(e)當(dāng)片段包含一個(gè)且僅包含一個(gè)數(shù)據(jù)磁道且所述一個(gè)磁道的片段的計(jì)數(shù)達(dá)到所述閾值時(shí)，將所述一個(gè)磁道的片段中的所述一個(gè)數(shù)據(jù)磁道分組為具有所述一個(gè)磁道中的數(shù)據(jù)扇區(qū)的多個(gè)子片段；(f)對數(shù)據(jù)寫入每個(gè)子片段的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)；(g)在存儲器中存儲每個(gè)子片段的計(jì)數(shù)；(h)當(dāng)選擇的子片段的計(jì)數(shù)達(dá)到預(yù)定閾值時(shí)，將所述選擇的子片段劃分為每個(gè)具有所述選擇的子片段一半數(shù)量的數(shù)據(jù)扇區(qū)的兩個(gè)子片段；(i)當(dāng)子片段包含預(yù)定最小數(shù)量的數(shù)據(jù)扇區(qū)且在具有所述最小數(shù)量的數(shù)據(jù)扇區(qū)的所述子片段中計(jì)數(shù)達(dá)到預(yù)定閾值時(shí)，從具有所述最小數(shù)量的數(shù)據(jù)扇區(qū)的所述子片段中的所有數(shù)據(jù)扇區(qū)讀取數(shù)據(jù)，并重寫從具有所述最小數(shù)量的數(shù)據(jù)扇區(qū)的所述子片段中的所有數(shù)據(jù)扇區(qū)讀取的數(shù)據(jù)；和(j)將具有所述最小數(shù)量的數(shù)據(jù)扇區(qū)的所述子片段的計(jì)數(shù)復(fù)位為零。
全文摘要
硬盤驅(qū)動器(HDD)使用對數(shù)據(jù)磁道的寫的自適應(yīng)計(jì)數(shù)以最小化相鄰磁道侵占(ATE)的影響。將磁道分組為片段且將計(jì)數(shù)器與每個(gè)片段相關(guān)聯(lián)，但是片段中磁道的數(shù)量根據(jù)對片段的寫入數(shù)量而變化或適應(yīng)。當(dāng)對片段的寫入數(shù)量的計(jì)數(shù)達(dá)到閾值時(shí)，將片段劃分為具有更少磁道的多個(gè)片段。原始片段不再存在且不需要存儲器來存儲其計(jì)數(shù)。該處理繼續(xù)直到片段達(dá)到預(yù)定最小數(shù)量的磁道為止。當(dāng)對具有最小數(shù)量磁道的片段的寫入數(shù)量的計(jì)數(shù)達(dá)到閾值時(shí)，讀取并重寫該片段中的所有磁道，以及與該片段徑向相鄰及其兩側(cè)上的磁道。
文檔編號G11B5/48GK102237097SQ20111003935
公開日2011年11月9日 申請日期2011年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月7日
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