基于多流的数据存储系统和数据存储方法技术方案

提供一种基于多流的数据存储系统和数据存储方法。公开了一种当使用执行二次写的应用和/或数据存储系统时使用具有日志信息和数据的多流的系统和方法。指定日志信息应该被写入一个流的日志写请求可与日志信息一起被发送。指定数据应该被写入另一个流的数据写请求可与数据一起被发送。然后存储装置上的控制器可将日志信息写入与第一流关联的块并将数据写入与第二流关联的块。

【技术实现步骤摘要】
基于多流的数据存储系统和数据存储方法本申请要求于2015年12月30日提交的第62/273,323号美国临时专利申请及2016年4月1日提交的第15/089,237号美国临时专利申请的权益，所述申请通过引用包含于此。
本专利技术构思涉及存储装置，更具体地，涉及当使用执行日志记录的应用时利用垃圾回收优化存储装置的使用。
技术介绍
基于NAND闪存的固态驱动器(SSD)已经在企业服务器和数据中心被广泛使用以加快各种各样的数据存储系统。SSD中的闪存具有独特特性，因此直接用SSD来替换传统磁盘不能充分利用装置的全部潜力。一个显著原因是SSD仅写入空闲闪存块，并且使用垃圾回收处理来恢复无效闪存块，以用于重新使用。由于传统的操作系统和应用不在热数据和冷数据之间进行区分，所以具有不同寿命的数据的混合使垃圾回收更难于管理和回收闪存。这既影响SSD的性能也影响SSD的寿命。现今，许多数据存储系统——包括对象存储系统(例如，Ceph)、块存储系统(例如，高速缓存和其他高速缓存系统)和文件存储系统(例如，IBMJFS/JFS2、Linuxxfs和Linuxext4)——为了数据持久性和性能的目的而使用日志。这种系统存储数据的两个副本：一个在日志部分，一个在数据部分。当在纯SSD环境下部署这种系统时，由于性能和成本的原因，它们通常在相同的SSD上存储日志和实际数据。当数据被接收待写入时，数据存储系统首先将数据的一个副本存储在被刷新到磁盘的日志中，并将数据的第二个副本存储在存储器中的文件系统页高速缓存中。然后数据存储系统将成功返回到用户应用。最后，在后台的某个时间，数据存储系统将文件系统页高速缓存中的那些数据记录刷新到磁盘中，并移除磁盘上的日志中的相同的数据记录。每次数据写重复这个处理，即使在日志仅用于元数据时也发生这个处理。这种二次写(double-write)方法在使用SSD时有一个问题：每个SSD块内的闪存内部碎片。这种内部碎片问题造成更多的垃圾回收，导致存储系统性能降低、更长的读/写延迟以及更短的SSD寿命。仍然需要一种方式来使用避免(或至少最小化)SSD中的闪存的碎片的使用SSD的二次写方法。
技术实现思路
一种系统可包括计算机、存储装置、应用和控制器。一种计算机可包括处理器和存储器。一种应用可在处理器上运行。应用可被操作为向存储装置发送日志写请求和数据写请求二者。日志写请求可包括日志信息并与第一流关联。数据写请求可包括数据并与第二流关联。一种在存储装置上的控制器可被操作为指导存储装置将日志信息写入与第一流关联的第一块并将数据写入与第二流关联的第二块。根据本专利技术构思的实施例的一方面，一种基于多流的数据存储系统可包括：计算机，包括处理器和存储器；存储装置；应用，运行在处理器上，所述应用可被操作为向存储装置发送日志写请求和数据写请求二者，日志写请求可包括日志信息并与第一流关联，数据写请求可包括数据并与第二流关联；存储装置上的控制器，控制器可被操作为指示存储装置将日志信息写入与第一流关联的第一块并将数据写入与第二流关联的第二块。控制器可被操作为接收无效请求以在数据写请求完成之后删除日志信息。所述应用可被操作为发送无效请求。所述应用可被操作为发送响应于所述应用接收到数据写请求已完成的信号的无效请求。所述应用可被操作为向在处理器上运行的数据存储系统发送数据写请求；数据存储系统可被操作为向存储装置发送第二数据写请求，第二数据写请求包括数据并与第二流关联。数据存储系统还可被操作为向存储装置发送第二日志写请求，第二日志写请求包括第二日志信息并与第三流关联。数据存储系统还可被操作为发送第二无效请求。根据本专利技术构思的实施例的另一方面，一种基于多流的数据存储方法可包括：从执行日志写和数据写二者的应用识别待写的数据；从所述应用向对无效数据执行垃圾回收的存储装置发送日志写请求，日志写请求被分配到第一流；从所述应用向存储装置发送数据写请求，数据写请求被分配到第二流。所述数据存储方法还可包括：向存储装置发送无效请求以在数据写请求被写入存储装置之后删除日志信息。向存储装置发送无效请求的步骤可包括：从所述应用向存储装置发送无效请求。从所述应用向存储装置发送无效请求的步骤可包括：在所述应用接收在存储装置上数据写请求已完成的信号。从所述应用向存储装置发送数据写请求的步骤可包括：从所述应用向数据存储系统发送数据写请求；从数据存储系统向存储装置发送第二数据写请求。从数据存储系统向存储装置发送第二数据写请求的步骤可包括：从数据存储系统向存储装置发送第二日志写请求。所述数据存储方法还可包括：向存储装置发送无效请求以在第二数据写请求被写入存储装置之后删除通过第二日志写请求写入的数据。其他特征和方面将从以下详细描述、附图和权利要求而清楚。附图说明图1示出根据本专利技术构思的实施例的能够使用具有日志记录的数据存储系统的服务器。图2示出图1的服务器的另外的细节。图3示出图1的应用与图1的存储装置进行通信以执行日志记录和数据写二者。图4示出使用多流来存储日志和数据的图1的存储装置。图5A至图5B示出使用传统方法与本专利技术构思的实施例的图1的存储装置的使用的比较。图6A至图6B示出图1的应用和图1的数据存储系统与图1的存储装置进行通信以执行日志记录和数据写二者。图7A至图7B示出根据本专利技术构思的实施例的图1的应用和图1的数据存储系统与图1的存储装置进行通信并执行日志记录和数据写二者的示例过程的流程图。具体实施方式现将详细描述本专利技术构思的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。在以下详细描述中，阐述大量具体细节以实现对本专利技术构思的彻底理解。然而，应该理解，具有本领域普通技术的人员可在没有这些具体细节的情况下实践本专利技术构思。在其他示例中，未详细描述公知的方法、过程、组件、电路和网络，以免不必要地模糊实施例的各方面。将会理解，虽然术语第一、第二等可在这里使用以描述各种元件，但是这些元件不应被这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件与另一元件区分。例如，在不脱离本专利技术构思的范围的情况下，第一模块可被称为第二模块，类似地，第二模块可被称为第一模块。这里用在本专利技术构思的描述中的术语仅为描述特定实施例的目的，而并非意图限制本专利技术构思。如在本专利技术构思的描述和权利要求中所使用，除非上下文明确地另有指示，否则单数形式也意图包括复数形式。还将理解，如在这里使用的术语“和/或”表示并包含一个或多个相关所列项的任意可能组合。还将理解，当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包含”时，指定存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其他的特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。附图的组件和特征不必按比例绘制。图1示出根据本专利技术构思的实施例的能够使用具有日志记录的数据存储系统的服务器。在图1中，示出服务器105。服务器105可以是任何种类的服务器。服务器105可包括处理器110和存储器115。处理器110可以是任何种类的处理器；存储器115可以是任何种类的存储器。数据存储系统120可运行在处理器110上。数据存储系统120可以是执行二次写(即，日志记录和数据写二者)的任何系统。数据存储系统120不只意图包括对象(和文件)存储系统(诸如)，还意图包括在其他操作系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多流的数据存储系统，包括：计算机，包括处理器和存储器；存储装置；应用，运行在处理器上，所述应用被操作为向存储装置发送日志写请求和数据写请求二者，日志写请求包括日志信息并与第一流关联，数据写请求包括数据并与第二流关联；存储装置上的控制器，控制器被操作为指示存储装置将日志信息写入与第一流关联的第一块并将数据写入与第二流关联的第二块。

【技术特征摘要】
2015.12.30 US 62/273,323;2016.04.01 US 15/089,2371.一种基于多流的数据存储系统，包括：计算机，包括处理器和存储器；存储装置；应用，运行在处理器上，所述应用被操作为向存储装置发送日志写请求和数据写请求二者，日志写请求包括日志信息并与第一流关联，数据写请求包括数据并与第二流关联；存储装置上的控制器，控制器被操作为指示存储装置将日志信息写入与第一流关联的第一块并将数据写入与第二流关联的第二块。2.根据权利要求1所述的数据存储系统，其中，控制器被操作为接收无效请求以在数据写请求完成之后删除日志信息。3.根据权利要求2所述的数据存储系统，其中，所述应用被操作为发送无效请求。4.根据权利要求3所述的数据存储系统，其中，所述应用被操作为发送响应于所述应用接收到数据写请求已完成的信号的无效请求。5.根据权利要求1所述的数据存储系统，其中：所述应用被操作为向在处理器上运行的数据存储系统发送数据写请求；数据存储系统被操作为向存储装置发送第二数据写请求，第二数据写请求包括数据并与第二流关联。6.根据权利要求5所述的数据存储系统，其中，数据存储系统还被操作为向存储装置发送第二日志写请求，第二日志写请求包括第二日志信息并与...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍囝囝，崔昌皓，
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