用于连接到主机的存储设备的优化的提示模型和用于存储设备的写优化方案制造技术

一种用于基于生成“意图”或“提示”并将其传递给存储设备来进行数据通信优化和／或较快／较慢固态存储器优化的体系结构。可对预定存储在存储设备（能够进行提示处理）上的数据进行分类以利用与该提示处理相关联的提升的性能。数据能够以块格式传递以使得能够发生一系列单独的块交换。提示处理在存储设备处是可任选的。在被传递给存储设备时，固件方便优化内部数据流和设备操作。向诸如固态存储设备等存储系统提供一种写优化方案。例如，频繁修改的数据可被存储在较快的存储器中以提供更高效的总体应用程序数据处理，而较不频繁修改的数据可被处理进出较低成本（或较慢）的存储器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于连接到主机的存储设备的优化的提示模型和用于存储设备的写优化方案背景大容量存储设备的容量和内部操作速度正呈指数地增长，从而使得这 些存储设备更加复杂。因此，制造商在这些设备上包括强大的嵌入式微处 理器。此外，对于数据能够并且需要在应用层中以其进行处理的较快的速 度而言，对存储设备的读/写访问可能变成通信管道中的瓶颈，从而影响用 户体验和总体机器操作。用于操作这些设备的传统模型仍然还是在使用面向块的设备协议来与 存储设备通信的主机上运行的文件系统。有了有能力的处理器固件，存储 设备可取决于主机软件在发起高级逻辑操作时所具有的确切意图来优化内 部操作。然而，可用于固件的唯一常规协议是块协议，其造成了对于提供 适应并优化数据和设备操作的能力的重大障碍。因此，固件设计者求助于诸如监听来自主机的分组并尝试猜测较高级OS软件数据管理的意图等技 术。这一方法是脆弱且非最优的。此外，与固态驱动器(SSD)相关联的 快速进步和相关联的成本下降正迫使设计者重新审视优化主机系统中的数 据流的方式。概述以下提出了简化概述以便提供对在此描述的某些新颖实施例的基本理 解。本概述不是详尽的概览，并且它不旨在标识关键/重要的元素，也不旨 在描绘其范围。其唯一的目的是以简化的形式来介绍一些概念，作为稍后 提出的更为详细的描述的序言。所公开的体系结构包括一种通信方法，该方法基于能够基于生成"意 图"或"提示"并将其传递给存储设备来优化数据通信的较高级操作系统 (OS)层。然后可对预定存储在存储设备(能够进行提示处理)上的数据 进行分类(bracket)(或标记)以利用与该提示处理相关联的提升的性能。5数据能够以例如块格式传递以使得能够发生一系列单独的块交换。提示处 理在存储设备处是可任选的。当确定设备中存在该能力时，传递给存储设 备固件的信息方便优化内部数据流和设备操作。该体系结构提供一种工作流模型，其中设备和OS进行通信(例如， 基于存储设备固件报告能力)以检测提示处理能力。该提示模型包括可扩 展并且可被分层在块通信之上的语言。另外，基于该可扩展性，主机栈的 自定义部分可以发起用于专有事务的到存储设备(例如，固件)的提示通 信。该体系结构还包括用于诸如固态存储设备等存储设备的写优化方案。 例如，在多种类型的数据存储(例如，单层单元(SLC)闪存、多层单元(MLC)闪存)可用的情况下，频繁修改的数据可被存储在较快的存储器 中以提供至少相对于文件系统数据存储而言的更高效的总体应用程序数据 处理。类似地，在数据是只读或较不频繁修改的情况下，这种数据可被处 理进出较低成本(或较慢)的存储器。这一选择性提供了更优的资源使用 以及组件成本。在涉及固态驱动器大容量存储技术的情况下，存储器成本 的差别在区域中销售和市场份额中可以是显著的优势，这在消费者市场中 肯定是非常有竞争力的。为实现上述及相关目的，本文结合下面的描述和附图描述某些说明性 方面。然而，这些方面仅指示了可利用此处公开的原理的各种方法中的少 数几种，且旨在包括所有这些方面及其等效方面。结合附图阅读下面的详 细描述，则其它优点和新颖特征将变得显而易见。附图简述附图说明图1示出用于生成并传递用于优化数据存储操作的提示信息的系统。 图2示出表示提示模型的可扩展性的系统。 图3示出进一步表示所公开的提示模型的可扩展性的系统。 图4示出其中向具有拥有不同提示能力的存储设备的存储子系统发送 提示信息的系统。图5示出用于提示数据处理的主机系统的更详细实现。图6示出对可以使用的提示信息的更详细描述。图7示出使用SSD数据存储子系统来优化数据存储的系统。图8示出用于优化数据存储的存储系统。图9示出管理数据存储的方法。图IO示出打包基于提示的数据以供传输的方法。图11示出优化存储设备中的数据利用的方法。图12示出基于数据修改的频率来管理固态设备上的数据存储的方法。 图13示出可用于执行根据所公开的体系结构的提示和写优化的计算 系统的框图。图14示出用于提示和写优化处理的示例性计算环境的示意性框图。详细描述所公开的体系结构包括基于向存储设备传递"意图"或"提示"的较 高级应用层(例如，操作系统(OS))的通信方法，该存储设备能够处理 这些提示数据。提示数据随后可用数字(例如，用提示标识符)来分类或 标记以利用存储设备和提示应用程序之间的提升性能的提示处理。现在参考附图，附图中相同的附图标记用于指代在全文中相同的元素。 在以下描述中，为解释起见，描绘了众多具体细节以提供对本专利技术的全面 理解。然而，显然，这些新颖实施例可以在没有这些具体细节的情况下实 现。在其它情况下，以框图形式示出了公知的结构和设备以便于描述它们。最初参考附图，图1示出用于生成并传递用于优化数据存储操作的提 示信息的系统100。主机系统102运行用于包括应用层处的高级应用程序 106在内的主机系统进程的操作系统(OS) 104。 OS 104接口到用于存储数 据(例如，块)的数据存储子系统108(例如，机械驱动器、固态驱动器等)。 OS 104和子系统108接口到提示组件110，该组件使用提示协议来方便OS 104和子系统108之间的正式通信管道。如果子系统108是有提示能力的， 则该功能可在例如系统启动和/或子系统启动后传递给OS 104。因此，可显 著改进OS 104和子系统108之间的数据操作。提示协议可被认为是可由较高级的层(例如，OS、应用程序)用来向7存储子系统108 (例如，子系统固件)传递"意图"或提示的副业(sideline) 正式通信方法。在一个实现中，提示协议对数据块的各个块交换组进行封 装(或分类)。例如，如果基于闪存的设备(例如，固态驱动器(SSD))接收一系列块写入，则实现目录移除可以大大优化内部闪存页移动，从而避免读/写循环(取决于特定控制器技术)。类似地，如果有提示能力的数字照相机向与存储相关的有提示能力的固件指示该照相机能够持续流传输各个位 (其表示数字图像或视频剪辑)，则该固件可以更高效地将即将到来的数据流定向到存储扇区。另一示例包括从闪存设备流传输数据，其中除主机 系统102被用数据缓冲来进行优化之外，存储相关的有提示能力的固件可 以利用控制器命令来更多地优化数据传输和存储。图2示出表示提示模型的可扩展性的系统200。在此，提示组件110 扩展到应用层中以使得有提示能力的应用程序202能够经由提示协议向OS 104发送提示数据块。OS 104随后处理提示数据块以转发到子系统108以 便优化应用程序202、 OS 104和子系统108之间的数据操纵和处理。在多 个有提示能力的应用程序202发送提示数据块的情况下，OS 104可以过滤 出重复块处理和/或区分转发到子系统108的提示数据和信息的优先次序。提示模型是基于报告理解提示协议的能力的存储子系统固件的。提示 协议(或语言)被分层在块通信之上，并且如所例示的是可扩展的。可扩 展性还包括主机栈中的发起用于专有事务的到固件的提示通信的自定义部 分。在一替换实现中，应用程序202 (和/或OS 104)和数据存储子系统108 的固件(此处未示出，但在图4中示出)早先在能力协商阶段(例如，在 子系统108的安装期间)进行交互，以解决应用程序202本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计算机实现的存储器管理系统，包括：　　　　主机系统的用于存储数据的数据存储子系统，所述子系统报告用于处理所述数据的子系统操作模式；以及　　　　提示组件，其使用提示协议基于所述操作模式来将所述数据从所述主机系统的软件层发送到所述子系统。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：V萨多弗斯基，R亚历山大，F舒，N奥布，
申请(专利权)人：微软公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]