使用大小不同于存储磁盘的扇区格式对存储磁盘进行写要求在写操作进行之前从磁盘的扇区读取扇区边缘。因此由于必须预读扇区边缘，写操作引起损失。通过存储在上一次执行的读和写操作期间从扇区获得的扇区边缘，扇区边缘缓存器避免了性能损失。不在写操作期间从磁盘预读扇区边缘，输入／输出控制器可以检查扇区边缘缓存器以确定每一个合适的扇区边缘是否已经提供，并随后结合新数据与已缓存的扇区边缘。通过在读阶段期间读取和缓存扇区边缘，使用读－修改－写过程执行写操作的ＲＡＩＤ－５工具从扇区边缘缓存器受益，从而在写阶段期间不需要额外的预读。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及采用硬盘驱动器存储技术的数据处理系统。更 具体地，本专利技术涉及在对磁盘的写操作期间提高系统性能的扇区边缘 缓存器。
技术介绍
在各种数据处理系统中，低成本使ATA (高级技术附件)磁盘驱 动器成为用于数据存储的最受欢迎选择。通过提供各种特性如热插 拔、柔性布线和用于所有数据、命令和状态信息的CRC (循环冗余校 验)，串行ATA (SATA)协议的发展加深了其受欢迎的程度。此外， ATA磁盘驱动器的存储密度使其用于大容量存储系统时特别有优势。 因此，独立磁盘冗余阵列(RAID)工具，传统上使用SCSI或光纤通 道磁盘驱动器技术，目前采用ATA磁盘驱动器。但是，目前的ATA磁盘驱动器只支持512字节的标准大小的扇区 格式，而与磁盘驱动器相互作用的应用程序或其他软件，如RAID工 具，要求不同大小的扇区。扇区是用于访问磁盘的最小单元。扇区大 小的不同要求在由应用程序指定的地址和扇区，称为逻辑地址和逻辑 扇区，与磁盘驱动器的物理地址和物理扇区之间进行转换。扇区大小 的差别还产生了驱动器的逻辑与物理扇区之间的非对齐。例如，如果 逻辑扇区比物理扇区大(字节上)，则逻辑扇区与多个物理扇区重叠。 因此，对一个逻辑扇区的一个写操作实际上是多个物理扇区的一个写 操作，虽然这些扇区中一个或所有的一部分没有被写入。这些部分位 于逻辑扇区与物理扇区之间重叠部分的边缘，这样的边缘称为扇区边缘。该写操作需要额外的读i/o操作以获取来自扇区边缘的数据。因此，额外的读VO操作对执行小的写操作或大的非对齐写操作的应用 程序有性能影响。为了利用ATA技术的各种优点，因此需要一种能够避免或减少因写操作期间读扇区边缘引起的性能损失的系统和方法。
技术实现思路
一方面，本专利技术的特征在于处理对存储磁盘的输入/输出(I/O) 请求的方法，其中1/0请求使用不同于存储磁盘的扇区大小格式。该 方法包括接收对应于虚拟磁盘的逻辑地址上的读操作的I/O请求。确定与逻辑地址关联的逻辑扇区，并将其映射到存储磁盘的物理扇区的 一部分。确定物理扇区的扇区边缘，并将其存储在缓存器中。另一方面，本专利技术的特征在于具有包括物理扇区的存储磁盘的数 据处理系统。数据处理系统包括执行应用软件的主机系统，应用软件执行对虚拟磁盘的输入/输出(I/O)操作。数据存储系统还包括根据 应用软件的工/0操作向存储磁盘发送I/O请求的输入/输出(I/O)控制器。i/o请求使用具有不同于存储磁盘的扇区大小格式的逻辑扇区。I/O控制器具有扇区映射器，其用于将逻辑扇区映射到存储磁盘的物 理扇区及识别与每一个逻辑扇区关联的物理扇区的 -个或多个扇区 边缘。1/0控制器读取与1/0请求中引用的逻辑扇区关联的每一个扇 区边缘。扇区边缘缓存器存储由VO控制器读取的每一个扇区边缘。 又一方面，本专利技术的特征在于用于执行对存储磁盘的输入/输出 (1/0)操作的装置。该装置包括用于执行应用软件的装置，应用软 件执行对虚拟磁盘的1/0操作。该装置还包括根据应用软件的1/0操 作对存储磁盘发出1/0请求的装置，用于将工/0请求的逻辑扇区映射 到存储磁盘的物理扇区的装置。逻辑扇区具有不同于存储磁盘的扇区 大小格式。该装置还具有用于识别与每一个逻辑扇区关联的物理扇区 的一个或多个扇区边缘的装置，用于读取与在1/0请求中选定的逻辑 扇区关联的每一个扇区边缘的装置，以及用于缓存每一个扇区边缘的 装置。附图说明结合附图参考以下说明，可以更好地理解本专利技术的以上和进一步 优点，其中不同的附图中同样的数字代表同样结构的元件和特征。附 图不是限定本专利技术的范围，重点在于说明本专利技术的原理。图1是根据本专利技术构建的数据处理系统的实施例的框图，数据处理系统包括主机、IA)控制器和磁盘阵列。图2-4是说明示例性的逻辑扇区到物理扇区的部分映射的框图， 其中每一个逻辑扇区的字节数比物理扇区大，且在逻辑扇区映射到的 每一个物理扇区内每一个逻辑扇区的映射形成前导扇区边缘、拖尾扇 区边缘或二者。图5是说明示例性的逻辑扇区到物理扇区的部分映射的框图，适用于采取统一大小段的对齐I/O操作，每一个段包括预定数量的扇区。图6是响应读请求从物理磁盘读取数据的过程的实施例的流程 图7是响应写请求向物理磁盘写入数据的过程的实施例的流程图。图8-11是说明示例性的逻辑扇区到物理扇区的部分映射的框 图，其中每一个逻辑扇区的字节数比物理扇区小，且在逻辑扇区映射 到的每一个物理扇区内每一个逻辑扇区的映射形成前导扇区边缘、拖 尾扇区边缘或二者。具体实施方式如在此所述，本专利技术的特征在于用于避免和减轻与从磁盘预读扇 区边缘关联的性能损失的系统和方法。当数据处理系统的软件与使用 大小不同于物理存储器的扇区格式的逻辑存储器相互作用时，产生扇 区边缘。软件发出寻址到逻辑扇区的读和写请求，逻辑扇区被映射到 存储磁盘的物理扇区。对被称为段的扇区组的对齐1/0操作能避免预 读扇区边缘的需求。然而，小的(即大小小于一个段)或非对齐的写操作要求预读扇区边缘，从而预读扇区边缘能与将要写入的新数据结 合。这种结合再写入到磁盘。使用本专利技术的扇区边缘缓存器避免每一次写操作均需要预读扇 区边缘。对逻辑块的写操作可以查找已经存储在缓存器中的上一次的 预读扇区边缘，因此避免了需要执行I/O操作以从磁盘获取扇区边 缘。此外，扇区边缘缓存器可以有益地与RAID-5工具结合通常， RAID-5工具中的写操作需要经过读-修改-写的过程。因此，可以在 读-修改-写过程的读阶段期间读取和缓存扇区边缘。当在该过程的写 阶段期间结合扇区边缘与新数据时，不需要额外的预读。读-修改-写过程的读阶段减轻与将逻辑扇区映射到物理扇区关联的性能损失。图1表示根据本专利技术构建的数据处理系统10的实施例。数据处 理系统10包括主机系统14、工/0控制器18和磁盘26的阵列22。通 常，主机系统14是具有永久存储器的基于处理器的系统，永久存储 器用于存储数据和应用程序，如主机应用程序30。主机应用程序的 示例包括但不限于数据库、操作系统和文件系统。主机系统14通过主机存储器互联28 (例如光纤通道总线、SCST 总线)与VO控制器18通信。响应由主机应用程序30发起的读和、' I/O操作，I/O控制器18实现用于控制对磁盘28的访问的I/O子系 统(例如RAID-O、 RAID-1、 RAID-5工具)。通过1/0控制器18，主 机应用程序30与磁盘阵列22的磁盘26相互作用，I/O控制器将磁 盘阵列作为一个或多个虚拟磁盘32提供给主机应用程序。此外，主 机应用程序30向虚拟磁盘32发出I/O请求，且I/O控制器18将这 些I/O请求转换为对磁盘阵列22中的物理磁盘26的I/O请求。在磁盘阵列22中的每一个磁盘26具有多个扇区，在此称为物理 扇区。物理扇区具有统一的字节大小。根据木专利技术，在[/0控制器1 q 11—h 6/i t /n ;志* 「h P. I m tVi白k一 Ak f字&斗,、'昭左S f^i R7 口 -^r T =p磁盘26上的物理扇区的字节大小。(通常，人小的差别可归因于为 了执行具体工/0子系统的功能T/0控制器使用额外的信息(例如元数据))。为了将I/0控制器18引用的逻辑扇区转换为磁本文档来自技高网...
【技术保护点】
处理对存储磁盘的输入／输出（Ｉ／Ｏ）请求的方法，其中Ｉ／Ｏ请求使用不同于存储磁盘的扇区大小格式，该方法包括：接收在虚拟磁盘的逻辑地址读操作的Ｉ／Ｏ请求；确定与逻辑地址关联的逻辑扇区；将逻辑扇区映射到存储磁盘的物理扇区的一部分；确定物理扇区的扇区边缘；及在缓存器中存储扇区边缘。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-3-30 11/094,1181、处理对存储磁盘的输入/输出(I/O)请求的方法，其中I/O请求使用不同于存储磁盘的扇区大小格式，该方法包括接收在虚拟磁盘的逻辑地址读操作的I/O请求；确定与逻辑地址关联的逻辑扇区；将逻辑扇区映射到存储磁盘的物理扇区的一部分；确定物理扇区的扇区边缘；及在缓存器中存储扇区边缘。2、 根据权利要求1所述的方法，进一歩包括在对虚拟磁盘的逻辑地址写入新数据的写操作期间，从缓存器读 取扇区边缘；连接扇区边缘与新数据；及在物理扇区中存储扇区边缘与新数据的连接。3、 根据权利要求1所述的方法，进一步包括 接收对逻辑扇区写入新数据的写请求； 确定逻辑块映射到的每一个物理扇区的每一个扇区边缘； 从缓存器获得每一个扇区边缘； 结合每一个扇区边缘与新数据；及对逻辑扇区映射到的每一个物理扇区写入每一个扇区边缘与新 数据的结合。4、 根据权利要求1所述的方法，其中物理扇区是第一物理扇区， 并进一歩包括执行对存储磁盘的第二物理扇区的写操作，写操作改变 第一物理扇区的扇区边缘中的数据，及无效与该扇区边缘关联的缓存 器中的缓存条目。5、 根据权利要求1所述的方法，其中存储磁盘具有大小小于逻 辑扇区的物理扇区。6、 根据权利要求1所述的方法，进一步包括执行段大小对齐操 作的步骤，其中段包括预定数量的逻辑扇区。7、 根据权利要求6所述的方法，其中段中的多个逻辑扇区均匀 地映射到存储磁盘的多个物理扇区，从而不损失存储磁盘的存储容量 地利用存储磁盘。8、 根据权利要求1所述的方法，其中存储磁盘是高级技术附件磁盘。9、 根据权利要求1所述的方法，其中读操作是RAID-5工具的读 -修改-写过程的一部分。10、 具有包括物理扇区的存储磁盘的数据处理系统，该数据处理 系统包括执行应用软件的主机系统，应用软件执行对虚拟磁盘的输入/输出(I/O)操作；根据应用软件的I/O操作，用于向存储磁盘发送I/O请求的输...
【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂夫莫利，乔尔J扬，
申请(专利权)人：伊姆西公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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