一种基于固态存储介质的RAID系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于固态存储介质的RAID系统及方法，系统包括：多个固态存储装置，其中每个固态存储装置包含：固态存储介质及控制读写所述固态存储介质的控制器；主控单元，电性连接各所述固态存储装置的控制器，用于将各所述固态存储装置组成RAID阵列，并用于完成从RAID阵列中的逻辑地址至各所述闪存固态存储装置的物理地址的地址映射，通过将地址映射及RAID功能融合，解决传统RAID系统中写放大和性能低下的问题；并实现多个固态存储装置地址映射的统管，提高了固态存储系统的垃圾回收和磨损均衡的效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数据存储设备，特别是涉及一种基于固态存储介质的RAID系统及方法。 
技术介绍
RAID技术在数据存储领域中有广泛的应用。RAID：RedundantArray ofIndependent Disks或者是Redundant Array of Independent Devices利用数据和设备的冗余度而防止由于磁盘或者存储设备的失效造成的数据丢失。RAID根据保护层度需求不同而有不同的架构，如RAID-1，RAID-2，RAID-3，RAID-4，RAID-5 and RAID-6等。以下陈述以RAID-5为例。需要指出的是该专利技术可以很容易扩展到其它的RAID方式，如RAID-6，RAID10等。 在传统的RAID系统中由于固定的逻辑映射，既对于任意一逻辑块地址(LBA：Logical Block Address)，其所对应的存储设备是固定的，这一对应关系并不随着新数据的写入或者数据的更新而变化。 传统的RAID技术存在严重的不足，在随机的数据写入时性能相对于多个设备的并行操作有很大的损失，尤其是当底层的存储设备是固态存储设备时。这有几方面的原因： 1.数据随机写入时造成的奇偶校验位写入放大：每一个随机写入的数据块会造成奇偶校验位的更新，既造成多于随机写入数据量的一倍的写入。在固态存储设备中，尤其是基于闪存的存储设备对写入量是有有限寿命的限制的。 2.每一个数据块对于单个固态存储设备的写入，也会造成写放大，造成总的写放大因子必然大于2； 3.随机写入时由于读校验位、写入校验位等多余操作的性能损失； 4.当写入的数据量小于一个RAID条带(RAID stripe)时，突发断电或者系统奔溃造成RAID stripe的信息不正确，尤其是奇偶校验位，即写入空洞的问题(write hole)。 
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于固态存储介质的RAID系统及方法，解决上述现有技术中现有固态存储介质RAID性能损失大的问题。 为实现上述目标及其他相关目标，本专利技术提供一种基于固态存储介质的RAID系统及方法，系统包括：多个固态存储装置，其中每个固态存储装置包含：固态存储介质及控制读写所述固态存储介质的控制器；主控单元，电性连接各所述固态存储装置的控制器，用于将各 所述固态存储装置组成RAID阵列，并用于完成从RAID阵列中的逻辑地址至各所述闪存固态存储装置的物理地址的地址映射。 可选的，所述逻辑地址至物理地址的地址映射是动态变化的；所述RAID阵列中的每个条带是随所述地址映射的动态变化而更新的。 可选的，每个所述条带中存储有奇偶校验位，所述奇偶校验位是随所在条带的更新而在所述RAID阵列内的各个固态存储装置中轮询的。 可选的，所述主控单元同各所述固态存储装置的控制器间传递PBA信息。 可选的，所述固态存储介质包括：闪存固态存储介质或非易失性固态存储介质；所述闪存固态存储介质包括：NAND FLASH；所述非易失性固态存储介质包括：PCM或MRAM。 可选的，所述主控单元控制完成所述RAID阵列中各固态存储装置的垃圾回收及磨损均衡功能。 为实现上述目标及其他相关目标，本专利技术提供一种基于固态存储介质的RAID方法，包括：提供多个固态存储装置，其中每个固态存储装置包含：固态存储介质及控制读写所述固态存储介质的控制器；提供电性连接各所述固态存储装置的控制器的主控单元，通过所述主控单元将各所述固态存储装置组成RAID阵列，并完成从RAID阵列中的逻辑地址至各所述闪存固态存储装置的物理地址的地址映射。 可选的，所述逻辑地址至物理地址的地址映射是动态变化的；所述RAID阵列中的每个条带是随所述地址映射的动态变化而更新的。 可选的，每个所述条带中存储有奇偶校验位，所述奇偶校验位是随所在条带的更新而在所述RAID阵列内的各个固态存储装置中轮询的。 可选的，所述主控单元同各所述固态存储装置的控制器间传递PBA信息。 可选的，所述主控单元控制完成所述RAID阵列中各固态存储装置的垃圾回收及磨损均衡功能。 如上所述，本专利技术提供一种基于固态存储介质的RAID系统及方法，系统包括：多个固态存储装置，其中每个固态存储装置包含：固态存储介质及控制读写所述固态存储介质的控制器；主控单元，电性连接各所述固态存储装置的控制器，用于将各所述固态存储装置组成RAID阵列，并用于完成从RAID阵列中的逻辑地址至各所述闪存固态存储装置的物理地址的地址映射，通过将地址映射及RAID功能融合，解决传统RAID系统中写放大和性能低下的问题；并实现多个固态存储装置地址映射的统管，提高了固态存储系统的垃圾回收和磨损均衡的效率。 附图说明图1显示为本专利技术一实施例中基于固态存储介质的RAID系统的结构示意图。 图2a至2d显示为本专利技术一实施例中基于固态存储介质的RAID系统的应用示意过程的图示。 图3显示为本专利技术一实施例中基于固态存储介质的RAID方法的流程示意图。 元件标号说明 1       基于固态存储介质的RAID系统 11      固态存储装置 111     控制器 112     固态存储介质 12      主控单元 S1～S2  方法步骤 具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。 如图1所示，本专利技术提供一种基于固态存储介质112的RAID系统，包括：多个固态存储装置11及主控单元12。 所述多个固态存储装置11，其中每个固态存储装置11包含：固态存储介质112及控制读写所述固态存储介质112的控制器111。在一实施例中，所述固态存储装置11可例如为闪存介质(Flash Memory，例如Nand Flash等或非易失性固态存储介质(Non-volatile)的SSD(Solid State Drives，固态硬盘)，所述非易失性的固态存储介质包括：相变存储(PCM：Phase Change Memory)、或MRAM(Magnetic Random Access Memory)等。所述控制器111即包括固态存储装置11内的控制芯片，其主要用于控制实现读写等功能，但需说明的是，本专利技术将各所述控制器111原有的逻辑地址(Logical Block Address，LBA)到物理地址(Physical Block Address，PBA)地址映射功能分离出来，并与RAID机制整合，详见后文。 所述主控单元12，电性连接各所述固态存储装置11的控制器111，用于将各所述固态存储装置11组成RAI本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于固态存储介质的RAID系统，其特征在于，包括：多个固态存储装置，其中每个固态存储装置包含：固态存储介质及控制读写所述固态存储介质的控制器；主控单元，电性连接各所述固态存储装置的控制器，用于将各所述固态存储装置组成RAID阵列，并用于完成从RAID阵列中的逻辑地址至各所述闪存固态存储装置的物理地址的地址映射。

【技术特征摘要】
1.一种基于固态存储介质的RAID系统，其特征在于，包括：
多个固态存储装置，其中每个固态存储装置包含：固态存储介质及控制读写所述固态
存储介质的控制器；
主控单元，电性连接各所述固态存储装置的控制器，用于将各所述固态存储装置组成
RAID阵列，并用于完成从RAID阵列中的逻辑地址至各所述闪存固态存储装置的物理地
址的地址映射。
2.根据权利要求1所述的基于固态存储介质的RAID系统，其特征在于，所述逻辑地址至物
理地址的地址映射是动态变化的；所述RAID阵列中的每个条带是随所述地址映射的动态
变化而更新的。
3.根据权利要求2所述的基于固态存储介质的RAID系统，其特征在于，每个所述条带中存
储有奇偶校验位，所述奇偶校验位是随所在条带的更新而在所述RAID阵列内的各个固态
存储装置中轮询的。
4.根据权利要求1所述的基于固态存储介质的RAID系统，其特征在于，所述主控单元同各
所述固态存储装置的控制器间传递PBA信息。
5.根据权利要求1所述的基于固态存储介质的RAID系统，其特征在于，所述固态存储介质
包括：闪存固态存储介质或非易失性固态存储介质；所述闪存固态存储介质包括：NAND
FLASH；所述非易失性固态存储介质包括：PCM或MRAM。
6.根据权利要求1所述的基于固态存储介质的R...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳学仕，
申请(专利权)人：上海宝存信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31