用于管理文件系统元数据的间接数据结构技术方案

本文描述了管理数据存储设备中的文件系统元数据的系统、方法和软件。在一个示例中，数据存储设备包括第一存储区、叠瓦式磁记录(SMR)区和存储控制系统。存储控制系统被配置成：为SMR区中的用户数据维持在第一存储区的元数据位置中的文件系统元数据。存储控制系统被进一步配置成：响应于元数据位置中的文件系统元数据满足的使用条件，识别SMR区中的元数据位置以重新指引和存储文件系统元数据。存储控制系统还被配置成：维持在第一区的元数据位置中的间接数据结构，该间接数据结构将SMR区中的元数据位置关联到文件系统元数据。

【技术实现步骤摘要】
用于管理文件系统元数据的间接数据结构
本专利技术涉及数据存储领域。
技术介绍
诸如硬盘驱动器和固态驱动器的存储设备为主机处理系统提供存储介质，以存储和读取各种数据对象。这些数据对象可包括图像、视频、word文档、电子表格、以及能够由主机处理系统处理的各种其他文件类型。为了使得存储介质可用于主机系统，可使用小型计算机系统接口(SCSI)总线、串行附连SCSI(SAS)总线、串行ATA(SATA)总线、外围组件互连快速(PCIe)总线、光纤信道或者一些其他类似的接口或总线而将存储设备中的一个或多个通信地耦合到系统。在一些示例中，硬盘驱动器可包括垂直磁记录(PMR)区和叠瓦式(shingled)磁记录(SMR)区的组合。PMR区读取并向彼此分离的单独的磁道写入数据，以防止数据被覆盖。相反，SMR通过写入在硬盘上一起并行靠近的一组磁道而工作，类似于屋顶叠瓦式，允许来自一个磁道的数据部分覆盖另一个磁道上的数据。相应地，必须防止写入到盘驱动器的SMR部分的数据完全覆盖先前在存储介质中存储的数据。除了在存储设备上存储的用户数据之外，还可能存储有文件系统元数据，该文件系统元数据包括文件或目录名称、文件的内容的长度以及文件夹层次结构中文件的位置，以及其他可能的文件或目录元数据。然而，随着硬盘密度的增加并且SMR驱动器更加普及，用于SMR区的元数据的存储可能是具有挑战性的。
技术实现思路
本文公开的示例提供管理数据存储设备中的文件系统元数据的系统、方法和软件。在一个示例中，含具有第一存储区和叠瓦式磁记录(SMR)区的旋转的磁存储介质的数据存储设备包括存储控制系统，存储控制系统被配置成为在SMR区中存储的用户数据维持在第一存储区的元数据位置中的文件系统元数据。响应于元数据位置中的文件系统元数据满足使用条件，存储控制系统被进一步配置成识别SMR区中的一个或多个元数据位置以重新指引至少文件系统元数据的子集的存储，并且在SMR区中的一个或多个元数据位置中存储至少文件系统元数据的子集。存储控制系统还被配置成维持在第一区的元数据位置中的间接数据结构，该间接数据结构将SMR区中的一个或多个元数据位置关联到文件系统元数据。在进一步的示例中，一种用于管理数据存储设备中的文件系统元数据的装置包括一个或多个非临时性计算机可读介质，该数据存储设备具有第一存储区和SMR区。该装置进一步包括：在一个或多个非临时性计算机可读介质上存储的处理指令，该处理指令在由处理系统执行时指引处理系统，以为在SMR区中存储的用户数据维持在第一存储区的元数据位置中的文件系统元数据。该处理指令进一步指引处理系统：响应于元数据位置中的文件系统元数据满足使用条件，识别SMR区中的一个或多个元数据位置以重新指引至少文件系统元数据的子集的存储，并且在SMR区中的一个或多个元数据位置中存储至少文件系统元数据的子集。该处理指令还指引处理系统：维持在第一区的元数据位置中的间接数据结构，该间接数据结构将SMR区中的一个或多个元数据位置关联到文件系统元数据。在另一个示例中，一种管理数据存储设备上的文件系统元数据的数据系统包括：数据存储设备上的第一存储区和数据存储设备上的SMR区。该数据系统还包括处理系统，该处理系统被配置成：为在SMR区中存储的用户数据维持在第一存储区的元数据位置中的文件系统元数据，并且响应于元数据位置中的文件系统元数据满足使用条件，识别SMR区中的一个或多个元数据位置以重新指引至少文件系统元数据的子集的存储，并且在SMR区中的一个或多个元数据位置中存储至少文件系统元数据的子集。该处理系统被进一步配置成：维持在第一区的元数据位置中的间接数据结构，该间接数据结构将SMR区中的一个或多个元数据位置关联到文件系统元数据。附图说明下面的说明书和相关联的附图教导专利技术的最佳模式。为了教导专利技术原理的目的，可简化或省略最佳模式的一些常规方面。随后的权利要求指定专利技术的范围。注意：最佳模式的一些方面可不落在如由权利要求指定的专利技术的范围内。因此，本领域技术人员可理解来自最佳模式的落入专利技术的范围内的变型。本领域技术人员可理解：以下描述的特征可以各种方式来组合，以形成专利技术的多个变型。结果，专利技术不限于以下描述的具体示例，而是仅由权利要求及其等同物限制。图1图示用于管理文件系统元数据的数据系统。图2图示操作存储控制系统以管理文件系统元数据的方法。图3A图示管理数据存储设备中的文件系统元数据的概览。图3B图示管理数据存储设备中的文件系统元数据的概览。图4图示在数据存储设备中存储文件系统元数据的概览。图5图示根据一个示例的间接表。图6图示具有多个存储介质区的数据存储设备。图7图示主机系统以通信地耦合到数据存储设备。具体实施方式诸如硬盘驱动器和固态驱动器的存储设备往往用在计算系统中，以为主机处理系统存储数据对象。这些数据对象往往包括音频文件、视频文件、word文档、电子表格、图像或任何其他类型的文件。为了使得存储设备可用于主机处理系统，存储设备必须被通信地链接到主机处理系统，以使能两个系统之间的通信。该通信链接可包括：小型计算机系统接口(SCSI)总线、串行附连SCSI(SAS)总线、串行ATA(SATA)总线、外围组件互连快速(PCIe)总线、光纤信道或一些其他类似的接口或总线。在本示例中，存储设备包括垂直磁记录(PMR)区或一些其他非叠瓦式磁道类型记录区和叠瓦式磁记录(SMR)区。PMR区读取并向单独的磁道写入数据而不重叠相邻磁道，以防止先前写入的数据被写入操作无意中损坏。相反，SMR通过在硬盘上用轻微的重叠写入相邻磁道而工作，类似于屋顶叠瓦式。因此，来自一个磁道的数据可部分叠加另一个磁道上的数据。通过重叠磁道，实现更高密度的磁道布置，并且更多用户数据可被存储到相同物理大小的磁盘。然而，SMR区中磁道的紧密间距和重叠会需要更多结构化或管理的写入操作，因为写入第一磁道可以影响相邻重叠磁道的先前写入的数据。因此，SMR区通常被大部分磁道突发写入，以使对先前写入的数据的损坏最小化。在同时包括PMR和SMR区的盘驱动器的示例中，用于数据对象或文件的元数据可存储在PMR区中，尽管用户数据可位于SMR区中。然而，随着元数据数量由于具有SMR区的更高存储密度的盘驱动器而增加，PMR区对元数据会不具备所必须的存储空间。为了为PMR和SMR设备管理文件系统，文件系统元数据存储在PMR部分中，允许主机根据设备上用户数据的变化而识别、发现并改变元数据。为了为元数据腾出更多空间，位于设备上或被实现为主机处理系统内的进程的存储控制系统可被识别为文件系统元数据满足使用条件。该条件可包括：占据预定数量的存储位置的元数据，达到预定数量的使用的空间的盘的PMR区，或任何其他类似的使用条件。一旦满足条件，SMR区内的一个或多个位置可被识别以存储元数据的至少一部分，并且元数据可存储在识别的SMR存储位置内。响应于将元数据的至少一部分存储到SMR区，可在管理或识别盘上的各种文件系统元数据的位置的PMR区中维持间接数据结构。例如，当主机生成文件系统元数据请求时，间接数据结构可用于识别在设备的PMR或SMR区的任一个中的元数据的位置。一旦识别了位置，可从PMR或SMR部分检索数据。在一些示例中，为了确定哪些元数据对象应当存储在设备的SMR区本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有旋转的磁存储介质的数据存储设备，旋转的磁存储介质具有第一存储区和叠瓦式磁记录(SMR)区，该数据存储设备包括：存储控制系统，被配置成为在SMR区中存储的用户数据维持在第一存储区的元数据位置中的文件系统元数据；响应于元数据位置中的文件系统元数据满足使用条件，存储控制系统被配置成识别SMR区中的一个或多个元数据位置以重新指引至少文件系统元数据的子集的存储，并且在SMR区中的一个或多个元数据位置中存储至少文件系统元数据的子集；以及存储控制系统被配置成维持在第一区的元数据位置中的间接数据结构，该间接数据结构将SMR区中的一个或多个元数据位置关联到文件系统元数据。

【技术特征摘要】
1.一种具有旋转的磁存储介质的数据存储设备，旋转的磁存储介质具有第一存储区和叠瓦式磁记录(SMR)区，该数据存储设备包括：存储控制系统，被配置成为在SMR区中存储的用户数据维持在第一存储区的元数据位置中的文件系统元数据；响应于元数据位置中的文件系统元数据满足使用条件，存储控制系统被配置成识别SMR区中的一个或多个元数据位置以重新指引至少文件系统元数据的子集的存储，并且在SMR区中的一个或多个元数据位置中存储至少文件系统元数据的子集；以及存储控制系统被配置成维持在第一区的元数据位置中的间接数据结构，该间接数据结构将SMR区中的一个或多个元数据位置关联到文件系统元数据。2.根据权利要求1所述的数据存储设备，其中第一存储区包括垂直磁记录(PMR)区。3.根据权利要求2所述的数据存储设备，其中间接数据结构包括：具有为PMR区中的文件系统元数据保留的第一数量的条目以及为SMR区中的文件系统元数据保留的剩余数量的条目的间接表。4.根据权利要求1所述的数据存储设备，其中主机中的文件系统访问间接数据结构，以识别、发现和改变文件系统元数据。5.根据权利要求4所述的数据存储设备，其中主机中的文件系统可能改变间接数据结构的大小或位置中的至少一个。6.根据权利要求1所述的数据存储设备，其中间接数据结构包括间接表，以将用于文件系统元数据的逻辑块地址(LBA)关联到用于第一存储区或SMR区中的文件系统元数据的物理块地址(PBA)。7.根据权利要求1所述的数据存储设备，其中存储控制系统被进一步配置成向主机报告间接数据结构的固定位置。8.根据权利要求1所述的数据存储设备，其中使用条件包括用于文件系统元数据的预定数量的消耗的存储容量。9.根据权利要求1所述的数据存储设备，其中被配置成识别SMR区中的一个或多个元数据位置以重新指引至少文件系统元数据的子集的存储的存储控制系统被配置成：识别已被最近修改的文件系统元数据的至少一部分；以及识别SMR区中的一个或多个元数据位置，以重新指引文件系统元数据的至少部分的存储。10.一种管理数据存储设备的旋转的磁存储介质中的文件系统元数据的装置，该数据存储设备具有第一存储区和叠瓦式磁记录(SMR)区，该装置包括：一个或多个非临时性计算机可读介质；在一个或多个非临时性计算机可读介质上存储的处理指令，该处理指令在由处理系统执行时指引处理系统：为在SMR区中存储的用户数据维持在第一存储区的元数据位置中的文件系统元数据；响应于...

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