一种闪存存储阵列的实现方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种闪存存储阵列的实现方法及装置，所述闪存存储阵列装置包括IO加速模块、服务计算模块、闪存组模块和管理模块；所述IO加速模块，用于对来自前端的数据包及数据申请包进行解析加速并发送给服务计算模块；所述服务计算模块用于执行数据服务的计算及FTL操作，并与所述闪存组模块直接进行数据交互；所述闪存组模块用于提供读、写和擦除功能，并提供无需额外内存的数据服务；所述管理模块，用于执行该闪存存储阵列的控制功能和监控功能。本发明专利技术的模块配置方式，减少了IO路径上的操作，缩短了IO延迟，从而可以更加有效的利用闪存的特性，发挥闪存的性能；而且可以灵活的增/减闪存组模块；同时具有横向扩展能力。

【技术实现步骤摘要】
一种闪存存储阵列的实现方法及装置
本专利技术涉及数据存储
，特别是涉及一种具有横向扩展能力的高性能闪存存储阵列的实现方法及装置。
技术介绍
随着半导体技术的发展，闪存的存储密度越来越高，和机械磁盘相比，闪存(NandFlash)具有更快的随机访问速度，尤其是随机读访问速度，以及更低的功耗。和DRAM(DynamicRandomAccessMemory，动态随机存取存储器)相比，闪存能够在电源关闭后长期保持数据，并且具有更高的存储密度，这些特性使得以闪存作为存储介质的存储阵列在高性能应用环境，如高IOPS(Input/OutputOperationsPerSecond)、高带宽(Bandwidth)、低延迟(Latency)中得到广泛应用。但是，现有的闪存存储阵列是以现成的通用硬件为基础，以软件为中心的实现方式，如图1所示，通用硬件由两个或者多个控制器和一个闪存机柜构成，闪存机柜由多个通用的闪存盘构成，每个闪存盘提供基本的数据存储服务，控制器由接口模块、计算模块和内存模块构成，接口模块完成和前端网络以及和闪存机柜的接口连接，计算模块完成接口协议解析、应用服务提供等计算任务，是软件的主要承载模块，内存模块为计算模块提供高速缓存支持。在这种实现方式中，每一次的来自前端的IO操作请求，都要经过计算模块，需要软件进行多次的计算、调度等操作，增加了IO延迟，不能发挥闪存的高性能。图2是另一种闪存阵列架构示意图，但它与前述图1所示的现有技术类似，不能或不便提供具有横向扩展能力的大容量、高性能闪存阵列。以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的专利技术构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
技术实现思路
本专利技术目的之一在于提出一种闪存存储阵列装置，以解决上述现有技术存在的不能充分发挥闪存的性能及闪存存储阵列不具有横向扩展能力的技术问题。为此，本专利技术提出一种闪存存储阵列装置，包括IO加速模块、服务计算模块、闪存组模块和管理模块；所述IO加速模块，用于对来自前端的数据包及数据申请包进行解析加速并发送给服务计算模块；所述服务计算模块用于执行服务软件程序，并与所述闪存组模块直接进行数据交互；所述闪存组模块用于提供读、写和擦除等基本功能，并提供无需额外内存的数据服务；所述管理模块，用于执行该闪存存储阵列的控制功能和监控功能。优选地，本专利技术还可以具有如下技术特征：所述IO加速模块还用于完成服务质量控制并发送给服务计算模块。所述服务计算模块还用于数据服务的计算及闪存组资源的管理。所述IO加速模块包括前端接口单元、协议加速单元、消息加速单元和/或服务质量控制单元和后端接口单元，所述前端接口单元是该闪存存储阵列对外数据输入输出的接口单元，所述协议加速单元用于执行相关协议的数据包的解析加速，所述消息加速单元，用于执行特定消息解析的加速；所述服务质量控制单元用于根据消息中的身份信息执行相应的服务质量策略；所述后端接口单元用于分发所解析出来的数据包及特定消息至服务计算模块。所述服务计算模块包括高速接口单元、通用计算资源单元、专用计算资源单元和内存资源单元，所述高速接口单元用于连接所述IO加速单元和所述闪存组单元；所述通用计算资源单元执行服务软件程序和闪存资源管理程序(例如FTL)；所述专用计算资源单元执行特定的数据计算，所述内存资源单元用于为所述高速接口单元、通用计算资源单元、专用计算资源单元提供缓存。所述通用计算资源单元和专用计算资源单元采用分布式并行计算方式。所述内存资源以及闪存组采用分布式资源池的组织方式。所述闪存组模块包括闪存芯片及其闪存控制器。所述IO加速模块和服务计算模块的互连采用交换结构。所述IO加速模块、服务计算模块、闪存组模块和管理模块均为两个以上，每一个IO加速模块均可分别与两个以上所述服务计算模块同时进行交互，两个以上所述IO加速模块亦可同时与两个以上所述服务计算模块同时进行交互，每一个服务计算模块亦可同时与两个以上闪存组模块同时进行交互。本专利技术还提出一种闪存存储阵列的实现方法，包括IO加速模块、服务计算模块、闪存组模块和管理模块，通过所述IO加速模块对来自前端的数据包及数据申请包进行解析加速并与服务计算模块进行数据交互，并且完成服务质量控制；所述服务计算模块用于执行服务软件程序、数据服务的计算及闪存组资源管理，并与所述闪存组模块直接进行数据交互；所述闪存组模块提供读、写和擦除等功能，并提供无需额外内存的数据服务计算；通过所述管理模块执行该闪存存储阵列的控制功能和监控功能。优选的，所述服务计算模块以分布式并行计算方式执行数据服务计算，并可进一步以分布式内存资源池架构方式进行数据的存放。进一步优选的，所述IO加速模块、服务计算模块、闪存组模块和管理模块均为两个以上，每一个IO加速模块均可分别与两个以上所述服务计算模块同时进行交互，两个以上所述IO加速模块亦可同时与两个以上所述服务计算模块同时进行交互，每一个服务计算模块亦可同时与两个以上闪存组模块同时进行交互。本专利技术与现有技术对比的有益效果包括：采用本专利技术的IO加速模块、服务计算模块、闪存组模块和管理模块的配置方式，减少了IO路径上的操作，缩短了IO延迟，从而可以更加有效的利用闪存的特性，并通过交换结构有效解决了所有闪存盘共享控制器和闪存机柜之间接口带宽的问题，发挥闪存的性能；而且，由于解除了FTL软件层和闪存控制器的紧耦合关系，故可以灵活的、增/减闪存组模块；同时采用了分布式并行计算和分布式资源池架构，本专利技术给出的闪存存储阵列具有横向扩展能力。附图说明图1是一个现有技术的闪存存储阵列的结构框图(以通用硬件为基础)；图2是另一个现有技术的闪存存储阵列的结构框图；图3是本专利技术具体实施方式一的结构框图；图4是图3中IO加速模块的结构框图；图5是图3中服务计算模块的结构框图；图6是图3中闪存组模块的结构框图；图7是本专利技术中分布式并行计算架构的工作流程示意图；图8是一个具体实施例中简化的服务计算模块写操作工作流程示意图。具体实施方式首先介绍本专利技术的专利技术构思如下：专利技术人经过大量的研究发现，如图1、2所示的现有技术的架构中，闪存存储阵列虽然能够提供比机械硬盘阵列更高的性能，但依然不能充分发挥闪存的性能潜力，原因有以下几个方面：1)控制模块和闪存机柜的互连接口是共享式而非交换式的，即控制器并不能直接和每个闪存盘独享连接带宽，而是和所有的闪存盘共享接口带宽，因此接口带宽就第一个限制了整个闪存阵列对外的整体性能。2)所有的服务计算(例如去重、压缩等)都集中在控制器的计算模块上，计算模块本身的能力有限，在有限的时间内能够完成的服务是有限的，不能够满足闪存机柜中所有闪存盘服务计算的要求，这是又一个限制整个闪存阵列整体性能的因素。3)不能够随着闪存机柜的扩容而扩展，即整个闪存阵列的性能并不能够随着闪存盘的增加而线性增加，完全受限于控制器。4)多个控制器内的内存作为闪存机柜的缓存使用时，需要在多个控制器之间做数据一致性的同步维护，增加了软件消耗及复杂度，降低了性能。下面结合具体实施方式并对照附图对本专利技术作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种闪存存储阵列装置，其特征在于：包括IO加速模块、服务计算模块、闪存组模块和管理模块；所述IO加速模块，用于对来自前端的数据包及数据申请包进行解析加速并发送给服务计算模块；所述服务计算模块用于执行服务软件程序，并与所述闪存组模块直接进行数据交互；所述闪存组模块用于提供读、写和擦除功能，并提供无需额外内存的数据服务；所述管理模块，用于执行该闪存存储阵列的控制功能和监控功能。

【技术特征摘要】
1.一种闪存存储阵列装置，其特征在于：包括IO加速模块、服务计算模块、闪存组模块和管理模块；所述IO加速模块，通过定制化的硬件，用于对来自前端的数据包及数据申请包进行解析加速并发送给服务计算模块；所述服务计算模块用于执行服务软件程序，并与所述闪存组模块直接进行数据交互；所述闪存组模块用于提供读、写和擦除功能，并提供无需额外内存的数据服务；所述管理模块，用于执行该闪存存储阵列的控制功能和监控功能；所述IO加速模块和服务计算模块的互连采用交换结构；所述服务计算模块包括高速接口单元、通用计算资源单元、专用计算资源单元和内存资源单元，所述高速接口单元用于连接所述IO加速模块和所述闪存组模块；所述通用计算资源单元执行服务软件程序和闪存资源管理程序；所述专用计算资源单元执行特定的数据计算，所述内存资源单元用于为所述高速接口单元、通用计算资源单元、专用计算资源单元提供缓存。2.如权利要求1所述的闪存存储阵列装置，其特征在于：所述IO加速模块还用于完成服务质量控制并发送给服务计算模块。3.如权利要求1所述的闪存存储阵列装置，其特征在于：所述服务计算模块还用于数据服务的计算及闪存组资源的管理。4.如权利要求2所述的闪存存储阵列装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁杰，周文，刘建伟，
申请(专利权)人：北京麓柏科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11