具有异构NVM类型的SSD制造技术

本发明专利技术涉及具有异构NVM类型的SSD。本发明专利技术还涉及一种存储设备。该设备包括低延迟持久性存储器和高延迟非易失性存储器两者。持久性存储器可以用于写高速缓存或用于日记记录。可以使用B树来维护临时存储在持久性存储器中的写入请求的索引。在写入请求存储在持久性存储器中时，可以在非易失性存储器中执行垃圾收集。

【技术实现步骤摘要】
具有异构NVM类型的SSD相关申请的交叉引用本申请要求2017年3月7日递交的名称为“SSDSWITHHETEROGENEOUSNVMTYPES”的美国临时申请No.62/468,265和2017年5月31日递交的美国专利申请No.15/610,489的优先权和权益，其全部内容以引用方式并入于此。
根据本专利技术的实施例的一个或多个方面涉及数据存储，并且更具体地涉及具有异构存储的存储设备。
技术介绍
企业存储架构可以使用电池支持的非易失性随机存取存储器(NVRAM)或非易失性双列直插式内存模块(NVDIMM)设备来记录传入的写输入/输出请求(IO请求)。IO请求可以最终被冲刷到性能较低的非易失性数据存储介质。NVRAM/NVDIMM解决方案可以用作暂存区以减少写入延迟。然而，由于具有小容量、增加的复杂性(例如，涉及中央处理单元(CPU)异步动态随机存取存储器(DRAM)刷新(ADR)同步)，这种解决方案可能具有有限的功能，并且需要在系统中包括电池。此外，这样的系统的性能可能受到系统可以包括的NVRAM和/或NVDIMM的数量的限制，并且在一些应用中，由于系统环境约束，包含电池可能是不可接受的，从而使得电池支持的解决方案不可行。使电池支持的NVRAM或NVDIMM的使用进一步复杂化的是，可能需要调整NVDIMM和/或NVRAM的大小，以抵消应对高写入延迟抖动的成本。因此，包括电池支持的NVRAM或NVDIMM的存储系统需要一种改进的替代方案。
技术实现思路
本公开的实施例的各方面涉及存储设备。该设备包括低延迟持久性存储器和高延迟非易失性存储器两者。持久性存储器可以用于写高速缓存或用于日记记录。可以使用B树来维护临时存储在持久性存储器中的写入请求的索引。在写入请求存储在持久性存储器中时，可以在非易失性存储器中执行垃圾收集。根据本专利技术的实施例，提供了一种存储设备，包括：第一控制器；第一存储器块体，包括多个慢速非易失性存储单元；第二存储器块体，包括多个快速持久性存储单元；以及存储接口，所述第一控制器被配置为响应通过所述存储接口接收到的输入输出请求；所述多个慢速非易失性存储单元中的每一个：读取延迟是所述快速持久性存储单元中的任一个的至少十倍；以及写入延迟是所述快速持久性存储单元中的任一个的至少十倍，所述存储设备中包括的所述慢速非易失性存储单元的数量是所述快速持久性存储单元的数量的至少十倍。在一个实施例中，所述第二存储器块体的页大小等于所述第二存储器块体的块大小。在一个实施例中，慢速非易失性存储单元中的每一个：读取延迟是所述快速持久性存储单元中的任一个的至少100倍；以及写入延迟是所述快速持久性存储单元中的任一个的至少100倍。在一个实施例中，所述存储接口是从包含以下各项的组中选择的：高速外围组件互连(PCIe)接口、以太网接口远程直接存储器访问(RDMA)、串行高级技术连接(SATA)接口、光纤通道接口、串行连接SCSI(SAS)接口、以及高速非易失性存储器(NVMe)接口。在一个实施例中，所述存储设备具有从包含以下各项的组中选择的外形规格：3.5英寸硬盘驱动器外形规格和2.5英寸硬盘驱动器外形规格。在一个实施例中，所述存储设备被配置为当通过所述存储接口接收到写入请求时，首先，将所述写入请求存储在所述第二存储器块体中；然后，执行所述写入请求；以及第三，从所述第二存储器块体中删除所述写入请求。在一个实施例中，所述第二存储器块体的一部分被配置为作为环形缓冲器操作，以及所述存储设备被配置为在通过所述存储接口接收到写入请求时将所述写入请求存储在所述环形缓冲器中。在一个实施例中，所述存储设备还被配置为在通过所述存储接口接收到所述写入请求时将所述写入请求的索引条目存储在写入请求的B树索引中。在一个实施例中，所述存储设备被配置为同时进行：在所述第一存储器块体中执行垃圾收集；以及在所述环形缓冲器中存储写入请求。在一个实施例中，所述存储设备包括被配置为控制所述第一存储器块体中的操作的第二控制器，并且其中所述存储设备被配置为：将未来缓冲时间段计算为所述环形缓冲器中的空闲空间量和所述第二存储器块体的最大写入速率之比；以及指示所述第二控制器在长度等于所述未来缓冲时间段的时间间隔期间执行垃圾收集操作。在一个实施例中，所述存储设备包括被配置为控制所述第一存储器块体中的操作的第二控制器，并且其中所述存储设备被配置为：将未来缓冲时间段计算为所述环形缓冲器中的空闲空间量和所述第二存储器块体的最大写入速率之比；以及当所述第一存储器块体的脏块比率超过第一阈值时，指示所述第二控制器在长度等于所述未来缓冲时间段的时间间隔期间执行垃圾收集操作。在一个实施例中，所述存储设备还被配置为：在所述垃圾收集操作期间重新计算所述未来缓冲时间段，当重新计算出的未来缓冲时间段超过先前计算出的未来缓冲时间段时，将重新计算出的未来缓冲时间段通知给所述第二控制器。在一个实施例中，所述存储设备被配置为在接收到对所述第一存储器块体中的位置的写入请求时，针对所述第一存储器块体中的相同位置，如果所述B树包含先前产生的索引条目，并且所述第二存储器块体包含对应的写入请求，则：将所述写入请求存储在所述环形缓冲器中；在所述B树索引中存储所述写入请求的索引条目；从所述环形缓冲器中删除所述先前产生的索引条目；以及从所述环形缓冲器中删除与所述先前产生的索引条目对应的写入请求。在一个实施例中，所述存储设备被配置为在接收到对所述第一存储器块体中的位置的读取请求时，针对所述第一存储器块体中的相同位置，如果所述B树包含先前产生的索引条目，则：用来自所述环形缓冲器的数据来响应所述读取请求。在一个实施例中，所述存储设备被配置为当所述环形缓冲器的空白部分降到阈值以下时，推迟通过所述存储接口发送命令完成。根据本专利技术的实施例，提供了一种用于操作存储系统的方法，所述存储系统包括存储设备，所述存储设备包括：第一存储器块体，包括多个慢速非易失性存储单元；第二存储器块体，包括多个快速持久性存储单元；以及存储接口，所述多个慢速非易失性存储单元中的每一个：读取延迟是所述快速持久性存储单元中的任一个的至少十倍；以及写入延迟是所述快速持久性存储单元中的任一个的至少十倍，所述存储设备中包括的所述慢速非易失性存储单元的数量是所述快速持久性存储单元的数量的至少十倍，所述方法包括：通过所述存储接口接收写入请求；以及将所述写入请求存储在所述第二存储器块体中的环形缓冲器中。在一个实施例中，所述方法包括：在将所述写入请求存储在所述环形缓冲器中时，在所述第一存储器块体中执行垃圾收集。在一个实施例中，所述方法包括：将所述写入请求的索引条目存储在写入请求的B树索引中。在一个实施例中，所述方法包括：在将所述写入请求存储在所述环形缓冲器中之前，将未来缓冲时间段计算为所述环形缓冲器中的空闲空间量与所述第二存储器块体的最大写入速率之比，其中，所述执行垃圾收集包括在长度等于所述未来缓冲时间段的时间间隔期间执行垃圾收集。根据本专利技术的实施例，提供了一种存储系统，包括：多个存储设备，每个存储设备包括：第一存储器块体，包括多个慢速非易失性存储单元；第二存储器块体，包括多个快速持久性存储单元；以及存储接口，所述多个慢速非易失性存储单元中的每一个：读取延迟是所述快速本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种存储设备，包括：第一控制器；第一存储器块体，包括多个慢速非易失性存储单元；第二存储器块体，包括多个快速持久性存储单元；以及存储接口，所述第一控制器被配置为响应通过所述存储接口接收到的输入输出请求；所述多个慢速非易失性存储单元中的每一个：读取延迟是所述快速持久性存储单元中的任一个的至少十倍；以及写入延迟是所述快速持久性存储单元中的任一个的至少十倍，所述存储设备中包括的所述慢速非易失性存储单元的数量是所述快速持久性存储单元的数量的至少十倍。

【技术特征摘要】
2017.03.07 US 62/468,265;2017.05.31 US 15/610,4891.一种存储设备，包括：第一控制器；第一存储器块体，包括多个慢速非易失性存储单元；第二存储器块体，包括多个快速持久性存储单元；以及存储接口，所述第一控制器被配置为响应通过所述存储接口接收到的输入输出请求；所述多个慢速非易失性存储单元中的每一个：读取延迟是所述快速持久性存储单元中的任一个的至少十倍；以及写入延迟是所述快速持久性存储单元中的任一个的至少十倍，所述存储设备中包括的所述慢速非易失性存储单元的数量是所述快速持久性存储单元的数量的至少十倍。2.根据权利要求1所述的存储设备，其中，所述第二存储器块体的页大小等于所述第二存储器块体的块大小。3.根据权利要求1所述的存储设备，其中，所述慢速非易失性存储单元中的每一个：读取延迟是所述快速持久性存储单元中的任一个的至少100倍；以及写入延迟是所述快速持久性存储单元中的任一个的至少100倍。4.根据权利要求1所述的存储设备，其中，所述存储接口是从包含以下各项的组中选择的：高速外围组件互连(PCIe)接口、以太网接口远程直接存储器访问(RDMA)、串行高级技术连接(SATA)接口、光纤通道接口、串行连接SCSI(SAS)接口、以及高速非易失性存储器(NVMe)接口。5.根据权利要求1所述的存储设备，具有从包含以下各项的组中选择的外形规格：3.5英寸硬盘驱动器外形规格和2.5英寸硬盘驱动器外形规格。6.根据权利要求1所述的存储设备，其中，所述存储设备被配置为在通过所述存储接口接收到写入请求时，将所述写入请求存储在所述第二存储器块体中；执行所述写入请求；以及从所述第二存储器块体中删除所述写入请求。7.根据权利要求1所述的存储设备，其中：所述第二存储器块体的一部分被配置为作为环形缓冲器操作，以及所述存储设备被配置为在通过所述存储接口接收到写入请求时将所述写入请求存储在所述环形缓冲器中。8.根据权利要求7所述的存储设备，其中，所述存储设备还被配置为在通过所述存储接口接收到所述写入请求时将所述写入请求的索引条目存储在写入请求的B树索引中。9.根据权利要求8所述的存储设备，其中，所述存储设备被配置为同时进行：在所述第一存储器块体中执行垃圾收集；以及在所述环形缓冲器中存储写入请求。10.根据权利要求9所述的存储设备，其中，所述存储设备包括被配置为控制所述第一存储器块体中的操作的第二控制器，并且其中所述存储设备被配置为：将未来缓冲时间段计算为以下两项之比：所述环形缓冲器中的空闲空间量，和所述第二存储器块体的最大写入速率；以及指示所述第二控制器在长度等于所述未来缓冲时间段的时间间隔期间执行垃圾收集操作。11.根据权利要求9所述的存储设备，其中，所述存储设备包括被配置为控制所述第一存储器块体中的操作的第二控制器，并且其中所述存储设备被配置为：将未来缓冲时间段计算为以下两项之比：所述环形缓冲器中的空闲空间量，和所述第二存储器块体的最大写入速率；以及当所述第一存储器块体...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍囝囝，维卡斯·K·辛哈，古内斯瓦拉·R·马里普迪，英迪拉·约什，哈里·R·罗杰斯，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR