用于混合式储存设备的固态硬盘快取系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于混合式储存设备的固态硬盘快取系统。该系统包含：一固态硬盘，用以储存快取数据，该固态硬盘分为一重复模式快取区与一动态替换快取区；及一快取管理模块，包含：一输入/输出分析单元，用于侦测在多个连续检测时间间隔中，对一硬盘的区块进行存取的输入/输出请求，及依序储存对应第一区块的第一数据到该重复模式快取区；及一热数据搜寻单元，用于侦测在一独立检测时间间隔中，对一硬盘进行存取的输入/输出请求，及依序储存对应第二区块的第二数据到该动态替换快取区。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种固态硬盘快取系统，特别是涉及一种用于混合式储存设备的固态硬盘快取系统，通过储存配置机制，能有较高的性能。
技术介绍
传统上，为了解决数据中心或企业内由于随机存取工作负载所造成的过高的输入/输出延迟问题，可能会部署大型和过多数量的磁性硬盘。如此一来，较多的硬盘读取头可以减少两个连续读取同一磁盘上的机率，进而提高在硬盘上整体存取的性能。然而，因为过度的部署而存在多种缺点，例如，越来越多的保护设备、额外空间使用、系统运行更多的供电与冷却系统，以及高维护成本等。此外，过多的容量增加致使系统的使用率可能会减少。最近，一种广为采纳的解决方案为采取固态硬盘的快速读取(随机或顺序)配合硬盘的操作。很明显，利用这样的解决方案的储存系统是一个混合式储存设备。固态硬盘用作一种快取的功能。也就是说，仅热数据(最常被使用的数据)暂存于固态硬盘中，提供存取。一旦这些储存的数据不再如此地\热\，它们将被移除且原来的空间留给其它热数据使用。很多非热数据会储存于硬盘中。这样的储存系统有很多的好处，首先，对尖峰需求而言，固态硬盘快取能提供更佳的尖峰性能数值。其次，固态硬盘快取能在虚拟储存系统环境下，共同使用的工作负载间转移。再者，预先分配热数据到固态硬盘快取能对性能需求做灵活的响应。在固态硬盘快取转移的背景下，固态硬盘快取可事先释放快要不被使用的数据，以移转固态硬盘快取到r>其它的工作负载，其它的工作负载应能被预测或周期性的出现。的确，若能预测个别工作负载的高峰期时间，固态硬盘快取也能仅运作于单个工作负载。固态硬盘与随机存取内存均可成为快取系统。虽然快取和硬盘一起运作时具有绝佳的储存性能，固态硬盘快取却不遵从传统随机存取内存快取的原则。它的读取远快于写入，顺序读取/写入快于随机读取/写入。最重要的是，固态硬盘在一定次数的写入后会失效，因而当运行这样的混合式储存设备时，控制固态硬盘快取的写入时机至为重要。许多的现有专利提供了新的技术以满足以上需求。例如，美国专利公开号第20140244959号公开了一种具有用于不同型态储存设备控制手段的储存系统。该储存系统包含：一硬盘储存设备；一固态硬盘储存设备；及一储存设备控制器，其中该储存设备控制器搜集关于在该硬盘储存设备中多个区各个负载的负载信息。它能基于该些搜集的负载信息，在硬盘储存设备中选择一个迁移候选区，并将该选择的候选区中的数据迁移到固态硬盘储存设备中。储存设备控制器搜集每单位时间内输入/输出请求的计数作为该负载信息，它也基于来自该负载延时的平均寿命选择候选区。该平均寿命可进一步由减去在硬盘储存设备每一区的负载经过时间而计算出。很明显地，迁移到固态硬盘设备数据的选择是基于负载信息持续的延时。该系统不包括周期性地重复负载，该些负载可能不会持续很长一段时间，但却含有定期的和频繁的请求模式。来自硬盘的这种重复负载存取绝对会伤害该储存系统的性能。美国专利公开号第20140258668号提供了在混合式数据储存系统中用于管理储存空间的系统与方法。该应用的系统与方法基于数据源、数据型态、数据功能或其它相近的参数，智能地分配数据到固态硬盘(或其它相对高性能的磁盘)与其它数据储存设备，比如硬盘中。于至少一固态硬盘与至少一其它磁盘形式间的智能分配，允许通过储存空间的有效使用来增进系统性能。在一混合式数据储存集中，该应用能自适应地从链接的选项中选取最快的储存设备，同时维持最大性能及最有效地少量数据写入。此外，数据分配到混合式数据储存系统中的储存设备可能是自动地控制或具体地由用户设置。虽然许多因素都考虑到分配数据，但固态硬盘的命中率无法改善，这进一步限制了固态硬盘的使用。因此，为了有效率地运作混合式储存设备，一种用来控制和其它硬盘一起使用的固态硬盘快取系统是非常需要的。特别是，该系统可操作来改善固态硬盘使用的命中率及达到更高的性能。
技术实现思路
为了解决上述问题，依照本专利技术的一个态样，公开了一种用于混合式储存设备的固态硬盘快取系统。该系统包含一固态硬盘和一快取管理模块，其中，该固态硬盘用以储存快取数据，该固态硬盘分为一重复模式快取区与一动态替换快取区；及该快取管理模块包含一输入/输出分析单元和一热数据搜寻单元，其中，该输入/输出分析单元用于侦测在多个连续检测时间间隔中，对一硬盘的区块进行存取的输入/输出请求，及依序储存对应第一区块的第一数据到该重复模式快取区，在每一连续检测时间间隔中，该第一区块至少被重复存取二次；及该热数据搜寻单元用于侦测在一独立检测时间间隔中，对一硬盘进行存取的输入/输出请求，及依序储存对应第二区块的第二数据到该动态替换快取区，在该独立检测时间间隔中，该第二区块至少被存取二次。依照本专利技术，该固态硬盘快取系统进一步包含一写入硬盘模块，如果该第一数据为写入指令所请求且当该输入/输出分析单元发现一第一百分比的重复模式快取区空间被数据所占据时，用以直接储存该第一数据到一硬盘中。该第一百分比为90％或任何高于90％的百分比。如果该第二数据为写入指令所请求且该输入/输出分析单元发现一第二百分比的动态替换快取区的空间被数据所占据时，该写入硬盘模块进一步用于直接储存该第二数据到一硬盘中。该第二百分比为90％或任何高于90％的百分比。无论第一和第二百分比都是由系统管理员所设置的配置值并考虑系统特性、SLA(ServiceLevelAgreement)或QoS(QualityofService)，90％或高于90％的数值较佳。固态硬盘快取系统进一步包含一随机存取内存模块，该随机存取内存模块中包括一区虚拟表，其中该区虚拟表为一映像表，用于持续追踪该第一区块与第二区块的区块状态；如果在区虚拟表中的逻辑区块在该固态硬盘中的对应映像区块属于动态替换快取区，则在区虚拟表中的逻辑区块被标示为动态替换快取区块；如果在区虚拟表中的逻辑区块在该固态硬盘中的对应映像区块属于重复模式快取区，则在区虚拟表中的逻辑区块被标示为重复模式快取区块；当该输入/输出分析单元发现在该动态替换快取区中一特定的第二数据变成一第一数据时，则映像到在该动态替换快取区中特定的第二数据的动态替换快取区块被标示为重复模式快取区块，而该动态替换快取区中原数据内容并不作任何更动。在偏好的情况本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于混合式储存设备的固态硬盘快取系统，其特征在于，其包含一固态硬盘和一快取管理模块，其中，该固态硬盘用以储存快取数据，该固态硬盘分为一重复模式快取区与一动态替换快取区；及该快取管理模块包含一输入/输出分析单元和一热数据搜寻单元，其中，该输入/输出分析单元用于侦测在多个连续检测时间间隔中，对一硬盘的区块进行存取的输入/输出请求，及依序储存对应第一区块的第一数据到该重复模式快取区，在每一连续检测时间间隔中，该第一区块至少被重复存取二次；及该热数据搜寻单元用于侦测在一独立检测时间间隔中，对一硬盘进行存取的输入/输出请求，及依序储存对应第二区块的第二数据到该动态替换快取区，在该独立检测时间间隔中，该第二区块至少被存取二次。

【技术特征摘要】
1.一种用于混合式储存设备的固态硬盘快取系统，其特征
在于，其包含一固态硬盘和一快取管理模块，其中，
该固态硬盘用以储存快取数据，该固态硬盘分为一重复模
式快取区与一动态替换快取区；及
该快取管理模块包含一输入/输出分析单元和一热数据搜
寻单元，其中，
该输入/输出分析单元用于侦测在多个连续检测时间间隔
中，对一硬盘的区块进行存取的输入/输出请求，及依序储存对
应第一区块的第一数据到该重复模式快取区，在每一连续检测
时间间隔中，该第一区块至少被重复存取二次；及
该热数据搜寻单元用于侦测在一独立检测时间间隔中，对
一硬盘进行存取的输入/输出请求，及依序储存对应第二区块的
第二数据到该动态替换快取区，在该独立检测时间间隔中，该
第二区块至少被存取二次。
2.如权利要求1所述的固态硬盘快取系统，进一步包含一
写入硬盘模块，如果该第一数据为写入指令所请求且当该输入/
输出分析单元发现一第一百分比的重复模式快取区的空间被数
据所占据时，用以直接储存该第一数据到一硬盘中。
3.如权利要求2所述的固态硬盘快取系统，其中该第一百
分比为90％或任何高于90％的百分比。
4.如权利要求2所述的固态硬盘快取系统，其中如果该第
二数据为写入指令所请求且该输入/输出分析单元发现一第二
百分比的动态替换快取区的空间被数据所占据时，该写入硬盘

\t模块进一步直接储存该第二数据到一硬盘中。
5.如权利要求4所述的固态硬盘快取系统，其中该第二百
分比为90％或任何高于90％的百分比。
6.如权利要求2所述的固态硬盘快取系统，其中该快取管
理模块与写入硬盘模块为服务器中的一适配卡或一连接器，或
安装于服务器中的软件。
7.如权利要求1所述的固态硬盘快取系统，进一步包含一
随机存取内存模块，该随机存取内存模块中包括一区虚拟表，
其中该区虚拟表为一映像表，用于持续追踪该第一区块与第二
区块的区块状态；如果在区虚拟表中的逻辑区块在该固态硬盘
中的对...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文贤，黄明仁，
申请(专利权)人：先智云端数据股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71