硬驱动器中的界域分区制造技术

总体上，描述用于将存储介质分区为界域的技术。所述存储介质可以划分为多个物理区域，其中，来自多个物理区域中的每个物理区域与一个或多个逻辑块地址(LBA)关联。被配置为执行在此所描述的技术的控制器可以确定所述存储介质中的多个界域。来自多个界域的每个界域可以包括多个LBA的相异范围。与用于各个界域的逻辑块地址的各个范围内的各个逻辑块地址关联的多个物理区域中的每个物理区域进一步与各个界域进行关联。所述控制器可以进一步动态地定义与来自多个界域的每个界域关联的每个物理区域的一个或多个特性。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及叠瓦式(shingled)磁记录硬盘驱动器。
技术介绍
使用硬驱动器控制器可以写入数据的物理区域来组织叠瓦式磁记录(SMR)硬盘驱动器(HDD)。物理区域可以被配置为达到SMR HDD的存储容量的任何大小，并且物理区域的大小典型地与物理区域的数目成反比。如果SMR HDD中的这些物理区域较大，则控制器可以容易地将数据顺序地写入到区带，但由于必须在每个区带内周围移动大量数据，因此重写操作和碎片整理操作很慢。与包含较低数目的较大物理区域相比，将SMR HDD配置为包含较高数目的较小物理区域使能某些益处。例如，当控制器执行多个顺序写入时或者当在SMR HDD内重写数据时，包含较高数目是小物理区域可以在驱动器内提供灵活性。然而，包含较高数目的较小物理区域引入多种低效性。由于存在较高数目的物理区域，因此当从一个物理区域移动到另一物理区域时，可能需要花费更长时间来执行搜寻操作，并且控制器可能需要更频繁地对物理区域进行碎片整理。此外，因为物理区域的每个轨道被多个空白轨道(被称为保护带)分离，所以较高数目的物理区域导致了附加的保护带以及不可用于存储数据的SMR HDD的可用空间的增加的百分比。
技术实现思路
在一个示例中，本公开针对一种包括控制器和存储介质的设备。所述存储介质可以划分为多个物理区域，其中每个物理区域与一个或多个逻辑块地址关联。所述控制器可以被配置为：确定存储介质中的多个界域(realm)。来自多个界域的每个界域可以包括逻辑块地址的相异范围。与用于各个界域的逻辑块地址的各个范围内的各个逻辑块地址关联的多个物理区域中的每个物理区域进一步与各个界域关联。所述控制器可以进一步被配置为：动态地定义与来自多个界域的每个界域关联的每个物理区域的一个或多个特性。在另一示例中，本公开针对一种包括由控制器确定存储介质中的多个界域的方法。每个物理区域与一个或多个逻辑块地址关联。来自多个界域的每个界域包括逻辑块地址的相异范围。与用于各个界域的逻辑块地址的各个范围内的各个逻辑块地址关联的多个物理区域中的每个物理区域进一步与各个界域关联。所述控制器进一步动态地定义与来自多个界域的每个界域关联的每个物理区域的一个或多个特性。在另一示例中，本公开针对一种包括用于将数据写入到存储介质的部件的系统。所述存储介质可以划分为多个物理区域，其中，每个物理区域与一个或多个逻辑块地址关联。所述系统可以还包括：用于确定存储介质中的多个界域的部件。来自多个界域的每个界域可以包括逻辑块地址的相异范围。与用于各个界域的逻辑块地址的各个范围内的各个逻辑块地址关联的多个物理区域中的每个物理区域进一步与各个界域关联。所述系统可以还包括：用于动态地定义与来自多个界域的每个界域关联的每个物理区域的一个或多个特性的部件。在附图和以下说明书中阐述本公开的一个或多个示例的细节。根据说明书和附图以及权利要求，本公开的其它特征、目的和优点将是清楚的。附图说明图1是示出根据本公开的一种或多种技术的硬驱动器可以用作主机设备的存储设备的示例存储环境的概念性和示意性框图。图2是更详细地示出图1的硬驱动器的控制器和其它组件的框图。图3是示出根据本公开的一种或多种技术的被分割为界域的示例硬盘驱动器的概念性图。图4是示出根据本公开的一种或多种技术的界域上的示例写入操作系列的概念性表。图5是示出在执行本公开中所描述的硬驱动器分区技术的各个方面时存储设备控制器的示例性操作的流程图。具体实施方式总体上，本公开描述用于将叠瓦式磁记录(SMR)硬盘驱动器(HDD)的较小尺寸的物理区域分组为界域的技术，其可以在仍实现具有较小数目的较大尺寸的物理区域的SMR HDD的搜寻益处的同时减少包含较高数目的较
小尺寸的物理区域的影响。具有较小物理区域的SMR HDD可能在由于连续地写入大份数据的难度而存在较大搜寻和初始写入损失(penalty)情况下发现提高的重写和碎片整理性能。由于数据可以更容易地被连续写入，因此具有较大物理区域的SMR HDD对于写入操作和搜寻操作可以是更高效的配置，但该益处的代价是重写操作和碎片整理操作方面的降低的效率。当重写和碎片整理发生时，具有较大物理区域的SMR HDD需要移动较大量的数据，这减慢了整体写入速度。通过使用本公开的技术，SMR HDD可以被组织为较大量的较小尺寸的物理区域，所述较小尺寸的物理区域进一步被分组为界域。通过拥有较小物理区域，具有界域的SMR HDD可以实现物理区域自身内的提高的重写和碎片整理性能的益处。界域的附加逻辑结构进一步添加碎片整理可以发生的另一等级，这样可以使得SMR HDD能够在界域内运行碎片整理，以便SMR HDD的控制器可以在界域内连续地写入较大份的数据，而无需对整个SMR HDD进行碎片整理。甚至更进一步，由于SMR HDD的磁读取头可以在界域内移动以搜寻异常(exception)数据，因此实施界域的分组结构的SMR HDD可以实现降低的搜寻时间。以此方式，在此所公开的具有界域结构的SMR HDD可以(在至少一些示例中)在减少较小物理区域和较大物理区域各自可能对性能和开销所具有的负面影响的同时，实现较小物理区域和较大物理区域二者的益处。图1是示出根据本公开的一种或多种技术的、其中硬驱动器6可以用作主机设备4的存储设备的示例存储环境2的概念性和示意性框图。例如，主机设备4可以利用硬驱动器6中所包含的非易失性存储器设备以存储和检索数据。在一些示例中，存储环境2可以包括可以作为存储阵列进行运作的多个存储设备(诸如硬驱动器6)。例如，存储环境2可以包括被配置作为廉价/独立盘冗余阵列(RAID)的多个硬驱6，其共同地用作主机设备4的海量存储设备。虽然本公开的技术一般地指代存储环境2和硬驱动器6，但可以在利用数据轨道的任何存储环境中执行在此所描述的技术。存储环境2可以包括主机设备4，其可以将数据存储到和/或检索自一个或多个存储设备(诸如硬驱动器6)。如图1所示，主机设备4可以经由接口14与硬驱动器6进行通信。主机设备4可以包括任何各种各样的设备，包含计算机服务器、网络附接存储(NAS)单元、台式计算机、笔记本(即，膝上型)计算机、平板计算机、机顶盒、电话手机(诸如，所谓的“智能”电
话、所谓的“智能”板)、电视、相机、显示设备、数字媒体播放器、视频游戏控制台、视频流设备等。典型地，主机设备4包括具有处理单元的任何设备，该处理单元可以指代任何形式的能够处理数据的硬件，并且可以包括通用处理单元(诸如，中央处理单元(CPU)、专用硬件(诸如专用集成电路(ASIC))、可配置硬件(诸如现场可编程门阵列(FPGA)))或任何其它形式的通过软件指令、微码、固件等方式所配置的处理单元。为了执行本公开的技术，主机设备4可以经由接口14将写入请求发送到控制器8，以便使用在此所公开的技术将在一个或多个轨道的第一分组中所存储的数据重写到SMR区域。如图1所示，硬驱动器6可以包括控制器8、高速缓存(cache)9、硬件引擎10、数据存储设备12和接口14。在一些示例中，为了易于说明的目的，硬驱动器6可以包括图1中未示出的附加组件。例如，硬驱动器6可以包括：电力传送组件，例如包括电容器、超级电容器或电池；印制板(PB)，其中硬驱动器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种存储设备，包括：控制器；以及存储介质，其被划分为多个物理区域，其中每个物理区域与一个或多个逻辑块地址关联，其中控制器被配置为：确定存储介质中的多个界域，其中来自所述多个界域的每个界域包括逻辑块地址的相异范围，并且其中与用于各个界域的逻辑块地址的各个范围内的各个逻辑块地址关联的多个物理区域中的每个物理区域进一步与所述各个界域进行关联；以及动态地定义与来自多个界域的每个界域关联的每个物理区域的一个或多个特性。

【技术特征摘要】
2015.04.10 US 14/683,9171.一种存储设备，包括：控制器；以及存储介质，其被划分为多个物理区域，其中每个物理区域与一个或多个逻辑块地址关联，其中控制器被配置为：确定存储介质中的多个界域，其中来自所述多个界域的每个界域包括逻辑块地址的相异范围，并且其中与用于各个界域的逻辑块地址的各个范围内的各个逻辑块地址关联的多个物理区域中的每个物理区域进一步与所述各个界域进行关联；以及动态地定义与来自多个界域的每个界域关联的每个物理区域的一个或多个特性。2.如权利要求1所述的存储设备，其中控制器被配置为动态地定义每个物理区域的一个或多个特性包括控制器被配置为：将与多个界域中的每个界域关联的每个物理区域动态地指定为I区域、E区域或空闲物理区域之一，其中所述E区域被配置用于临时存储，并且其中所述空闲物理区域是多个物理区域中的被配置为不存储任何数据的物理区域。3.如权利要求2所述的存储设备，其中控制器进一步被配置为：将从被指定为I区域或E区域之一的第一物理区域写入的数据移动到一个或多个空闲物理区域中的第一空闲物理区域；将第一物理区域指定为空闲物理区域；以及将第一空闲物理区域指定为I区域或E区域。4.如权利要求2所述的存储设备，其中控制器被配置为通过至少被配置为执行以下操作，将来自多个物理区域的一个或多个物理区域动态地指定为I区域或E区域之一：响应于确定第一物理区域不是空闲物理区域并且不存在写入到第一物理区域的数据，将第一物理区域指定为E区域；响应于确定第一物理区域不是空闲物理区域并且不存在写入到第一物理区域的临时数据或异常数据，将第一物理区域指定为E区域；以及响应于确定第一物理区域不是空闲物理区域或E区域之一，将第一物理区域指定为I区域。5.如权利要求4所述的存储设备，其中控制器进一步被配置为：将第一数据集合写入到第二物理区域，其中所述第一数据集合包括非临时非异常数据，并且其中所述第二物理区域先前被指定为E区域；以及将第二物理区域指定为I区域。6.如权利要求1所述的存储设备，其中每个物理区域是相同大小。7.如权利要求1所述的存储设备，其中：所述存储介质是包括内径和外径的硬盘驱动器，所述多个界域按各个界域的逻辑块地址的各个范围进行排序，与最小逻辑块地址关联的界域在物理上位于硬盘驱动器的外径上，以及与最大逻辑块地址关联的界域在物理上位于硬盘驱动器的内径上。8.如权利要求1所述的存储设备，其中控制器进一步被配置为：接收将异常数据写入到多个界域中的第一界域的请求，其中所述异常数据与第一界域中的第一物理区域关联；确定第一界域中的当前不存储任何有效数据的物理区域的数量；确定第一界域中的当前不存储任何数据的物理区域的数量是否足以存储所述异常数据；响应于确定第一界域中的当前不存储任何有效数据的物理区域的数量足以存储所述异常数据，将所述异常数据写入到第一界域中的当前不存储任何有效数据的物理区域中的一个或多个；以及响应于确定第一界域中的当前不存储任何有效数据的物理区域的数量不足以存储所述异常数据，将所述异常数据写入到多个界域中的第二界域，其中所述第二界域具有足以存储所述异常数据的当前不存储任何有效数据的物理区域的数量。9.如权利要求8所述的存储设备，其中所述异常数据是第一异常数据，其中控制器进一步被配置为：接收将第二异常数据写入到多个界域中的第一界域的第二请求；确定第二界域中的当前不存储任何有效数据的物理区域的数量；确定第二界域中的当前不存储任何有效数据的物理区域的数量是否足以存储所述异常数据；响应于确定第二界域中的当前不存储任何有效数据的物理区域的数量足以存储所述异常数据，将所述异常数据写入到第二界域中的当前不存储任何有效数据的物理区域中的一个或多个；以及响应于确定第二界域中的当前不存储任何有效数据的物理区域的数量不足以存储所述异常数据，将所述异常数据写入到多个界域中的第三界域，其中所述第三界域具有足以存储所述异常数据的当前不存储任何有效数据的物理区域的数量。10.如权利要求1所述的存储设备，其中第一物理区域与关联于第一界域的第一逻辑块地址进行关联，其中控制器设备进一步被配置为：更新第一物理区域，使得第一物理区域不与第一逻辑块地址关联，并且使得第一物理区域与不同于第一逻辑块地址的第二逻辑块地址关联；以及响应于第二逻辑块地址与不同于第一界域的第二界域关联，确定第一物理区域与第二界域关联。11.一种方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：DR霍尔，
申请(专利权)人：HGST荷兰公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL