固态驱动器操作制造技术

数据存储驱动器以及与数据存储驱动器通信耦合的控制器。数据存储驱动器包括第一存储空间区域以及至少第二存储空间区域。存储驱动器预留第一存储空间区域用于超量配置操作。该控制器指示数据存储驱动器使用第二存储空间区域用于超量配置操作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
固态驱动器(SSD)是用于持久性数据存储的非易失性数据存储设备，但是不同于硬盘驱动器，不包含可动零件。一些SSD驱动器使用闪速存储器(flashmemory)，其能够在不被供电的情况下保存数据。闪速存储器的一个缺陷在于，基于闪速存储器的SSD的每个存储器单元在该存储器单元失效之前仅能被写有限次数。为了延长基于闪速存储器的SSD的寿命，采用各种技术来延长驱动器的寿命，诸如耗损均衡(wearleveling)，其将写操作更均匀地散布于驱动器的存储器单元之间。附图说明在下面的具体实施方式中并且参考附图来描述一些示范性的实施例，其中：图1是具有能够被配置为将备用存储空间用于超量配置(over-provisioning)的数据存储驱动器的存储系统的框图；图2是示出为诸如图1所示的驱动器之一的驱动器进行的两个示例的存储器分配的框图；图3是操作数据存储驱动器的方法的过程流程图；以及图4是示出对被配置为操作数据存储驱动器的代码进行存储的有形、非暂态计算机可读介质的框图。具体实施方式闪速存储器的一个特征在于，闪速存储器单元不能被直接覆写。因此，当数据被写到SSD存储器单元时，单元必须先被擦除然后被写。在一些情况下，这会导致对于待存储到设备的数据的每个实际的位(bit)进行两次写。在大多数的闪速存储器中，数据是以被称为页(page)的单位来被写的，但数据却是以更大的被称为块(block)的单位来被擦除的。如果块内的足够数据是不需要的(即，失效页)，则整个块被擦除，块中的任何好数据被重新写入新的块。新块的被剩下的其余部分能够被写以新数据。擦除块以及将好数据移入新块的过程称为“垃圾收集”。大多数SSD包括一定量的存储空间，其是为垃圾收集、耗损均衡以及重新映射坏块以及其它而预留的。存储容量的物理量与呈现给用户的逻辑容量之间的差异被称为超量配置(over-provisioning)。诸如耗损均衡和垃圾收集等技术影响驱动器的写放大率(writeamplification)，这是如下现象：其中在驱动器内写的物理信息的实际量是打算写的数据的逻辑量的倍数。对于给定量的数据存储使用，驱动器的写放大率越高，驱动器的单元就将经受越多次的写。本公开提供了通过增大驱动器上的可供用于超量配置的存储空间量来降低闪速驱动器的写放大率的技术。为超量配置提供更多存储空间增进了耗损均衡以及垃圾收集算法的效率，这对写放大率具有直接影响。许多存储系统使用驱动器阵列，并且通过以冗余方式存储数据来提供容错。驱动器的故障会导致控制器将驱动器标识为故障，并且发起将故障驱动器的数据从其它驱动器再生的备用重建过程。同时，坏驱动器能够由消费者更换。在这样的系统中，一定量的系统存储空间被预留用于备用重建过程。例如，一些系统可以包括这样的一个或多个整体驱动器(wholedrive)：其被预留作为在驱动器故障的情况下使用的备用驱动器。在一些系统中，用于备用重建的存储资源分布遍及多个驱动器。在这样的存储系统中，存储系统的多个驱动器可以包括作为备用存储而被预留的一定量的存储空间，而其余大多数的存储空间是空闲空间——其用于存储主机数据(hostdata)。如上所述，可通过提供更多的用于超量配置的存储空间，来降低存储驱动器的写放大率。本文公开的技术通过使得驱动器能够使用被指定作为在不用于备用重建操作时用于超量配置的“备用”存储空间的存储空间，来提供更多的用于超量配置的存储空间。为超量配置提供更多的存储降低了驱动器的写放大率，这减少了驱动器的存储器单元经受的总的写次数并且因此延长了驱动器的可用寿命。图1是具有可被配置为将备用存储空间用于超量配置的数据存储驱动器的存储系统的框图。将意识到，图1所示的存储系统100仅是根据实施例的存储系统的一个示例。在实际的实现方式中，存储系统100可以包括各种附加的存储设备和网络，其可以通过任何适合的方式互连，取决于具体实现方式的设计考虑。例如，大存储系统将经常具有比在该图示中所示的更多的客户端计算机和存储设备。存储系统100将数据存储资源提供给任意数量的客户端计算机102，其可以是通用计算机、工作站、移动计算设备等。存储系统100包括存储控制器，在本文称为节点104。存储系统100还包括存储阵列106，其通过节点104来控制。客户端计算机102能够直接与存储系统100耦合或者通过网络108与存储系统100耦合，该网络108可以是局域网(LAN)、广域网(WAN)、存储局域网(SAN)或其它适合类型的网络。客户端计算机102能够通过将包含了写请求和读请求的输入/输出(I/O)请求发送到节点104，来访问存储阵列106的存储空间。节点104处理I/O请求，使得用户数据被写入存储阵列106中的适当的存储位置或者从存储阵列106中的适当的存储位置读出。如本文所使用的，术语“用户数据”是指一个人在商业过程中、执行工作功能或用于个人用途时可能使用的数据，诸如商业数据和报告、网页、用户文件、图像文件、视频文件、音频文件、软件应用或任何其它用户可能希望保存以便长期存储的相似类型的数据。每个节点104能够与每个存储阵列106通信耦合。每个节点104还能够通过节点间通信网络110与每个其它节点通信耦合。存储阵列106可以包括各种类型的持久性存储，包括固态驱动器112，其在本文中简称为驱动器112。在一些示例中，驱动器112是闪速驱动器。然而，驱动器112还可以使用其它类型的持久性存储器，包括例如电阻存储器。每个存储阵列106包括多个驱动器112，其中每个驱动器均被配置为使得每个驱动器上的一定量的存储空间被指定为待要用于备用重建操作的备用存储。被指定为备用存储的存储空间的量可以是由节点104设定的参数。存储网络系统100还可以包括除了图1所示的之外的存储设备。每个节点104可以包括执行备用重建操作的备用重建引擎114。备用重建引擎114能够以硬件或以硬件和编程代码的组合来实现。例如，备用重建引擎114可以包括用于存储指令的非暂态的、计算机存储介质，用于执行指令的一个或多个处理器，或其组合。在一些示例中，备用重建引擎114实现为存储在诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它类型的处理器等集成电路上的计算机可读指令。备用重建引擎114被配置为重建驱动器数据。如果节点104检测到故障条件，则节点104能够触发备用重建引擎114来进行备用重建操作。在备用重建操作期间，故障的驱动器的数据被重新创建于被指定为备用存储空间的存储空间上。备用重建引擎114能够使用任何适合用于在备用存储空间上重建故障驱动器的数据的技术。每个节点104还可以包括存储器分配控制器116，其控制存储阵列106中的存储空间在备用存储与超量配置存储之间的分配。存储器分配控制器116能够实现为备用重建引擎114的部分或者实现为单独的组件。每个节点104控制对于驱动器112的某子集的存储器分配。在一些示例中，存储系统100能够被配置为使得每个节点104可以控制特定的存储阵列106的全部驱动器。例如，节点A能够被配置为控制存储阵列A中的驱动器112，节点B能够被配置为控制存储阵列B中的驱动器112，节点C能够被配置为控制存储阵列C中的驱动器112。其它布置方式也是可能的，取决本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：数据存储驱动器，其包括第一存储空间区域以及至少第二存储空间区域，其中所述存储驱动器预留所述第一存储空间区域用于超量配置操作；以及控制器，其通信地耦合到所述数据存储驱动器，所述控制器将第二存储空间区域指定为备用存储空间用于数据重建操作，且指示所述数据存储驱动器将所述第二存储空间区域用于超量配置操作。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种系统，包括：数据存储驱动器，其包括第一存储空间区域以及至少第二存储空间区域，其中所述存储驱动器预留所述第一存储空间区域用于超量配置操作；以及控制器，其通信地耦合到所述数据存储驱动器，所述控制器将第二存储空间区域指定为备用存储空间用于数据重建操作，且指示所述数据存储驱动器将所述第二存储空间区域用于超量配置操作。2.如权利要求1所述的系统，所述数据存储驱动器包括用于主机数据的第三存储空间区域。3.如权利要求1所述的系统，其中，如果所述控制器发起备用重建操作，则所述控制器指示所述驱动器停止将所述第二存储空间区域用于超量配置，并且所述控制器将所述第二存储空间区域用于所述备用重建操作。4.如权利要求3所述的系统，其中，在所述备用重建操作终了时，所述控制器指示所述数据存储驱动器将所述第二存储空间区域用于超量配置操作。5.如权利要求1所述的系统，其中所述第一存储空间区域不能由所述控制器访问，并且所述第二存储空间区域能由所述控制器访问。6.如权利要求1所述的系统，其中所述数据存储驱动器是包括闪速存储器的固态驱动器。7.如权利要求1所述的系统，其中所述数据存储驱动器是包括多个驱动器的驱动器阵列中的一个驱动器，并且所述多个驱动器中的每一个驱动器均包括备用存储空间，所述备用存储空间用于备用重建操作以及在不用于备用重建操作时也用于超量配置操作。8.一种方法，包括：将数据存储请求发送到固态驱动器，所述固态驱动器利用至少第一存...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·纳扎里，D·A·哈博，F·安迪，W·J·普里斯，D·M·卡恩，
申请(专利权)人：慧与发展有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：美国;US