高速缓存架构中的混合介质的有效使用制造技术

本发明专利技术涉及一种用于管理多层高速缓存器的多层高速缓存管理器和方法。多层高速缓存管理器使得高速缓存的数据最初被存储在所述RAM组件中并选择存储在所述RAM组件中的要移动到所述闪存组件的所述高速缓存数据的多个部分。每个闪存组件被组织为多个具有一个块大小的写入块并且其中预先定义的写入的最大数被允许用于每个写入块。根据从所述闪存设备允许的写入的最大数和所述高速缓存系统的规定的生命期计算的最大写速率选择所述高速缓存数据的多个部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及数据存储，更特别地涉及在高性能、高度可扩展的用于计算机网络的存储加速器中使用混合介质的架构和方法。
技术介绍
在使用外部附加存储比如网络附加存储(NAS)或存储区域网络(SAN)的计算架构中，计算机服务器增长的速度和以及时的方式传递数据的存储系统的能力之间存储在増加的匹配错误。存储系统不能与快速服务器同步可能造成应用拖延并导致系统的总体呑吐量停滞不前或在重大负载下倒退。这个可扩展问题的根本原因的审查掲示了涉及从旋转的磁盘驱动读取数据的延迟，更特别地与旋转和寻道时间相关的普遍因素。然而驱动器可以在寻道时间内(将驱动器 磁头移动到磁盘上的正确的位置)传递具有l-5ms的初始延迟的大量连续的数据，经常访问非连续数据可能达到每次访问40ms的程度。对于包含多个随机访问数据(比如关系数据库)的数据集，所述驱动寻道时间成为以及时的方式传递数据的主要瓶颈。解决这个问题的传统的尝试方法包括增加数据通路中的基于RAM的数据高速缓存器的层级。图I中说明了这个传统的方法。如图I所示，当服务器计算机110试图通过网络120访问来自存储系统102的数据，在总体数据通路中，典型地至少有三个不同的高速缓存器。ー个硬件数据高速缓存器108提供大约8兆字节的高速缓存器，一个存储系统高速缓存器106提供大约在128MB和16GB之间的高速缓存器，并且ー个服务器计算机数据高速缓存器112提供大约在100MB和2GB之间的高速缓存器(典型地轻负载的系统)。虽然这样的高速缓存器通常是有利的，但保留特定的缺点。比如，当活动的数据集正被随机访问或太大而不适合通常存储在的高速缓存器或当所述数据集的I/O要求高于附加于所述高速缓存器的控制器的性能时，上述性能问题仍会出现。已经有多种尝试方法创建高速缓存产品，其试图通过定制硬件方案解决这个问题。这种例子包括来自德克萨斯州，休斯顿市的德克萨斯存储器系统的RAMSAN和来自加州，圣克拉拉市的固态数据的e与n系列产品。这些产品是不足的因为它们依靠趋向于昂贵并限制最大存储大小的固态磁盘技术。闪速存储器是可以被擦除并可再編程的非易失性计算机存储器。它以从存储卡到基于SATA的驱动器的多种形式提供。闪速存储器具有独特的特性使得在企业计算环境中使用所述设备成为挑战。最特别地，闪速存储器支持有限数量的写入和/或擦除周期，并且超过这个限度可使得所述设备不可用。并且，闪速存储器的写容差可能显著地受执行的所述写操作的大小影响。闪存设备传统地定向于数据不经常被重写的存储环境。比如，闪存存储器已经通常被用作服务器启动设备，其中所述操作系统被写入一次并不经常升级。另一方面，当服务高速缓存器错误(在读取上)和处理应用写入时，高速缓存装置可以遇到经常的介质写入。另外，不像永久存储，高速缓存设备的目录可以经常变换(turn over)。因此，闪速存储器不认为适于在高速存储应用中使用。
技术实现思路
本专利技术的特定的实施方式提供管理混合介质高速缓存器的方法。数据被接收用于高速缓存并分配到一个或更多的块中。如果数据是期限长的并且不经常使用的，数据可能可选择地从RAM移动到闪速存储器。可能基于包含所述数据的大小和期限的因素选择存储在闪速存储器中的数据。本专利技术的特定的实施方式也可能提供多层高速缓存系统，包含多个高速缓存组件，其又包括RAM与闪存组件和配置为控制访问所述高速缓存组件的管理器。在特定的实施方式中，多层高速缓存管理器使得高速缓存的数据最初被存储在所述RAM组件中并选择存储在RAM组件中的要移动到所述闪存组件的所述高速缓存数据的多个部分。每个闪存组件被组织为多个具有ー个块大小的写入块并且其中预先定义的写入的最大数被允许用于每个写入块。根据从写入的最大数和所述高速缓存系统的规定的生命期计算的最大写速率选 择所述高速缓存数据的多个部分。所述高速缓存数据的多个部分中的每个均被移动到指定的写入块并且所述高速缓存数据的部分在大小上实质等于所述指定的写入块的大小。每个RAM组件被组织为多个RAM块并且当没有RAM块可用于存储新的数据，所述高速存储的数据的多个部分可能被移动。附图说明图I说明高速缓存管理的传统方法。图2是根据本专利技术的特定方面的高速缓存管理系统20的总体描述示图。图3说明根据本专利技术的特定方面的简化的高速缓存管理器的操作。具体实施例方式根据所述附图将详细说明本专利技术的实施例，其被提供作为说明性的例子以使本领域技术人员实现本专利技术。特别地，以下的附图和例子不意味着将本专利技术的范围限定为单ー的实施例，通过替换ー些或所有描述的或说明的部分也可能形成其他的实施例。为了方便，将遍及所述附图对于相同或相似的部件使用相同的标记数字。如果这些实施例的特定的部件可以部分地或全部用已知的组件实现，那么将只描述对理解本专利技术需要的所述已知组件的那些部分，而省略所述已知部件的其他部分的详细描述，以便更好地理解本专利技术。在本说明书中，除非在此另外明确地说明，显示单一组件的实施例不应当认为构成限制；相反，本专利技术意在包含包括多个相同组件的其他实施例，反之亦然。此外，申请人不希望本说明书和权利要求书中的任何术语被归为不常见的或特定的含义，除非有那样的明确说明。另外，本专利技术包含现在和将来获知的相当于通过说明引用此处的所述部件。本专利技术的特定的实施例提供可以使用混合介质有效实现高速缓存架构、装置和应用程序的系统和方法。基于集群高速缓存装置的RAM比如，在整体上通过引用被并入本文的美国专利申请11/365,474 (“用于提供高性能和高度可扩展的存储加速的方法和装置”)中描述的那些RAM可以与特定的扩展一起使用以获得存储加速。这样的装置可以拦截应用程序和它们的存储设备之间的请求并可以高速缓存数据以提高性能。现在描述的申请的特定方面通过使用包括基于闪存的设备的多种形式的介质来扩展多种高速缓存架构的应用程序和用途。图2是根据本专利技术的特定方面的高速缓存管理系统20的总体描述示图。包含RAM和闪存设备的高速缓存部件200由介质管理器202控制和管理。介质管理器202典型地识别并配置高速缓存部件200并且管理对所述部件200的访问。比如，介质管理器202可以确定高速缓存部件200中的ー个是具有用于写入的最小块大小的闪存设备。因此，介质管理器202可能为延迟写入的所述部件设定访问控制直到闪存的完整的块被累积或聚合。高速缓存供应服务240根据系统请求分配高速缓存器并与介质管理器202相互作用以识别高速缓存器类型、可用性等。高速缓存目录服务260和I/O 220及280与系统、服务和用户通过接ロ连接。本专利技术的特定的实施例采用多种优化以允许高速缓存装置中的闪存的使用。可能提供两层(或混合)高速缓存架构以允许高速缓存装置中的闪存介质的使用。在图3中描述的简化的例子中，高速缓存管理器30管理两种形式的介质，RAM 34和闪存36。每个介质空间340和360典型地被隐射为块的集合。用于RAM空间340和闪存空间360块大小不 需要是相同的并且可能选择用于所述闪存高速缓存空间360的所述块大小以递送最大写容差。tヒ如，取决于制造商，用于当前闪存驱动器的最佳的写入块大小可以在128KB到几兆字节的范围之间。另ー方面，用于RAM空间340的所述块大小典型地被选择以获得最佳的存储效率。在所述高速本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：尼萨·塔拉伽拉，贝瑞·科切福尔，马丁·帕特森，爱德华·佩尼卡，詹姆斯·鲍文，
申请(专利权)人：提琴存储器公司，
类型：发明
国别省市：