CN101478462B - 存储数据读取和写入的装置和方法及固态硬盘 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种固态硬盘，包括：固态存储模块，包括至少一个固态存储介质，用于存储数据；接口模块，用于发送和接收基于以太网的SATA协议数据；控制模块，用于解析、封装数据和发送数据读取命令给读写模块；读写模块，用于读取数据时执行控制模块的数据读取命令，对数据进行读取；用于将所述可以用于存储的存储数据写入所述固态存储模块。相应的本发明实施例还公开了一种存储数据读取和写入的装置和方法。通过以上技术方案，提高了数据的传输速率和存储效率。

Description

存储数据读取和写入的装置和方法及固态硬盘

技术领域

本发明涉及数据存储领域，特别涉及一种存储数据读取和写入的装置和方法及固态硬盘。

背景技术

SSD(Solid State Disk，固态硬盘)，由控制单元与存储单元组成。存储单元负责存储数据，控制单元负责读取、写入数据。存储单元多采用非易失性的Flash芯片构成，部分产品也采用SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory，同步动态随机存储单元)做存储介质，由于SSD没有普通硬盘的机械结构，因而SSD具有读写性能力高，抗震能力强，电源开销小等优势，并广泛应用于军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空等、导航设备等领域。

SATA(Serial Advanced Technology Attachment，串行高级技术附件)，采用串行方式传输数据，是一种完全不同于并行ATA的新型硬盘接口类型，为现在主流的数据传输协议与方法。

Ethernet(以太网)是一种传输速率为10Mbps的常用局域网标准。在以太网中，所有计算机被连接一条同轴电缆上，采用具有冲突检测的载波感应多处访问方法，采用竞争机制和总线拓扑结构。以太网具有扩展方便，布网范围大，成本相对较低的优点，现在发展迅速，已有10Gb以太网投入使用。FCoE(Fiber Channel over Ethernet，基于以太网的光纤通道)面向的是10G以太网，其应用的优点是在维持原有服务的基础上，可以大幅减少服务器上的网络接口数量，从而降低了功耗，给管理带来方便。此外它还提高了系统的可用性。FCoE的高速特点能够很好满足SSD作为中高端存储介质的需求。

目前的存储装置由基于SATA的固态存储装置，但是还没有基于以太网协议(或者FCoE协议)结合SATA协议的固态存储装置。

发明内容

本发明实施例提供一种存储数据读取和写入的装置和方法及固态硬盘，通过将SATA协议数据封装到以太网或者FCoE协议中，在以太网通道或者FCoE上传输SATA协议数据，利用以太网或者FCoE和SATA的高传输速率，提高了数据的传输速率和存储效率。

本发明一个实施例提供一种存储数据读取装置，所述存储数据读取装置用于对外部存储单元的数据进行读取，包括：

读取单元，用于执行数据读取命令，对数据进行读取；

第一控制单元，用于接收外部数据读取命令，将所述外部数据读取命令发送给所述读取单元，将所述读取单元读取的数据封装成基于以太网的串行高级技术附件SATA协议数据；

数据发送单元，用于通过以太网发送所述第一控制单元封装的基于以太网的SATA协议数据；

所述第一控制单元包括：

第二控制子单元，用于接收外部数据读取命令，将所述外部数据读取命令发送给所述读取单元，按照SATA协议规范将所述读取单元读取的数据封装成SATA协议数据；

第一控制子单元，用于将所述第二控制子单元封装的SATA协议数据，按照以太网七层结构进行层层封装，将所述SATA协议数据封装到以太网的协议头中，并传送给所述数据发送单元。

本发明一个实施例提供一种存储数据写入装置，所述存储数据写入装置用于将数序写入外部存储单元，包括：

数据接收单元，用于通过以太网接收基于以太网的SATA协议数据；

第二控制单元，用于对所述基于以太网的SATA协议数据进行解析，得到用于存储的存储数据；

写入单元，用于将所述存储数据写入所述外部存储单元；

所述第二控制单元包括：

第三控制子单元，用于将所述数据接收单元接收的基于以太网的SATA协议数据，通过以太网的七层结构对所述基于以太网SATA协议数据进行层层解封装，将以太网协议头从所述接收的数据中分离，得到SATA协议数据；

第四控制子单元，用于按照SATA协议规范对所述SATA协议数据进行解析，得到用于存储的存储数据。

本发明一个实施例提供一种存储数据写入方法，包括：

接收基于以太网的SATA协议数据；

对接收到的数据按照以太网的七层结构进行层层解析，将以太网协议头从所述基于以太网的SATA协议数据中分离，得到SATA协议数据；

对所述SATA协议数据按照SATA协议规范进行解析，得到可用于存储的存储数据；

对所述存储数据进行存储。

本发明一个实施例提供一种存储数据读取方法，包括：

接收数据读取命令；

根据所述数据读取命令，确定需要读取的数据的存储位置，读取数据；

对读取的数据按照SATA协议规范进行SATA协议封装，形成SATA协议数据；

按照以太网的七层结构，对所述SATA协议数据进行层层封装，将所述SATA协议数据封装到以太网协议头中，，产生基于以太网的SATA协议数据；

发送所述基于以太网的SATA协议数据。

本发明一个实施例提供一种固态硬盘，包括：固态存储模块、接口模块、控制模块和读写模块；

固态存储模块，包括至少一个固态存储介质，用于存储数据；

接口模块，用于通过以太网，发送和接收基于以太网的SATA协议数据；

控制模块，包括第一控制子模块和第二控制子模块，所述第一控制子模块用于发送数据读取命令给所述读写模块，将所述读写模块读取的数据按照SATA协议规则封装成SATA协议数据，并将SATA协议数据按照以太网的七层结构进行层层封装，将所述SATA协议数据封装到以太网协议头中，封装成基于以太网SATA协议数据，传送给所述接口模块；所述第二控制子模块用于对所述接口模块接收到的基于以太网的SATA协议数据按照以太网的七层结构进行层层解封装，将以太网协议头从中分离，得到SATA协议数据，并对所述SATA协议数据按照SATA协议规范进行解析，得到可以用于存储的存储数据，并传送给所述读写模块；

读写模块，用于执行所述第一控制子模块的数据读取命令，从所述固态存储模块中读取数据；用于将所述可以用于存储的存储数据写入所述固态存储模块。

通过以上技术方案，将SATA协议数据封装到以太网或者FCoE协议中，在以太网通道或者FCoE上传输SATA协议数据，利用以太网或者FCoE和SATA的高传输速率，提高了数据的传输速率和存储效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1本发明实施例提供的存储数据读取装置示意图；

图2本发明实施例提供的存储数据写入装置示意图；

图3本发明实施例提供的固态硬盘示意图；

图4本发明实施例提供的存储数据写入方法流程图；

图5本发明实施例提供的存储数据读取方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明一个实施例提供一种存储数据读取装置，应用于以太网的环境中，用于对外部存储单元(图中表示为第一固态存储单元140)的数据进行读取，包括：数据发送单元110，第一控制单元120和读取单元130。

数据发送单元110，为基于以太网的SATA数据接口，将基于以太网的SATA协议数据通过以太网发送出去。

第一控制单元120，包括第一控制子单元1201和第二控制单子元1202，负责将SATA协议数据封装到以太网的协议头中，形成基于以太网的SATA协议数据。

要将数据用以太网传输，必须满足以太网的传输规范。具体来说，第二控制子单元1202先将读取单元130传送过来的数据按照SATA协议的规范封装成SATA协议数据，然后传送给第一控制子单元1201。

第一控制子单元1201负责将SATA协议数据封装到以太网协议头中。具体来说，先将SATA协议数据封装到以太网物理层中，然后将封装到物理层中的SATA协议数据传输到数据链路层，数据链路层继续对传输过来的SATA协议数据进行封装，然后网络层、传输层、会话层、表示层和应用层依次对传输过来的SATA协议进行封装，经过以太网的七层封装之后，SATA协议数据就被完整的封装到了以太网协议头中，这时第一控制子单元1201将封装好的基于以太网的SATA协议数据发送给数据发送单元110。

读取单元130，用于接收第一控制单元120中的第二控制子单元1202发送的数据读取命令，控制数据的读取。

具体来说，当读取数据时，第二控制子单元1202会发送一个数据读取命令给读取单元130，该命令包含了需要读取的数据的信息，如，数据类型，数据长度，数据格式等，读取单元130接收到这个数据读取命令时，根据里面包含的数据信息，在第一固态存储单元140里面找到需要读取的数据的存储位置，将数据读取出来，发送给第二控制子单元1202。

需要说明的是，本发明中的外部存储单元为第一固态存储单元140，包括一个或多个非易失性的固态存储介质，用于存储数据，在另一个实施例中外部存储单元可以为非固态的存储介质。

需要说明的是，在本发明另一个实施例中可以将第一控制单元和读取单元封装成一个整体，来完成对数据的读取和封装。

需要说明的是，本发明实施例中的第一固态存储单元140中的非易失性固态存储介质包括但不仅限于Flash，FeRAM，PRAM，PCRAM。

本发明该实施例，通过将SATA协议数据封装到以太网协议头中，形成基于以太网的SATA协议数据，通过以太网将基于以太网的SATA协议数据发送出去，利用以太网和SATA协议的结合，提高了数据传输速率和存储效率。

在另一个实施例中，存储数据读取装置可以应用到基于以太网的光纤通道FCoE(Fiber Channel over Ethernet，基于以太网的光纤通道)中，与图1提供的实施例的区别是，数据发送单元，为基FCoE的SATA数据接口，用于将基于FCoE的SATA协议数据通过FCoE发送出去。这样在对读取的数据进行SATA协议封装完毕后，就需要将SATA协议数据封装到FCoE的协议头中，即FCoE的七层结构对SATA协议进行层层封装成基于FCoE的SATA协议数据。

本发明另一个施例，通过将SATA协议数据封装到FCoE协议头中，形成基于FCoE的SATA协议数据，通过以太网将基于FCoE的SATA协议数据发送出去，利用FCoE和SATA协议的结合，提高了数据传输速率和存储效率。

如图2所示，本发明一个实施例提供一种存储数据写入装置，应用于以太网的环境中，用于将数序写入外部存储单元(图中表示为第二固态存储单元240)，包括：数据接收单元210，第二控制单元220，写入单元230和第二固态存储单元240。

数据接收单元210，为基于以太网的SATA数据接口，通过以太网接收基于以太网的SATA协议数据。

第二控制单元220，包括第三控制子单元2201和第四控制子单元2202，用于对数据接收单元210接收到的基于以太网的SATA协议数据，进行解析，将SATA协议数据从以太网协议头中解析出来。

具体来说，第二控制单元220接收到来自数据接收单元210的数据，此数据为基于以太网的SATA协议数据。第三控制子单元2201先把以太网协议头从接收到的数据中分离，这个过程相对于图1提供的实施例中，发送数据时的封装过程来说是个逆过程。应用层、表示层、会话层、传出层、网络层、数据链路层和物理层依次对接受到的数据进行解封装处理。

经过以太网的七层解封装之后，就从接收到的数据中去掉了以太网的协议头，得到了SATA协议数据。这时第四控制子单元2202根据SATA协议规范，对第三控制子单元2201解析出的SATA协议数据继续进行解析，得到可以直接用于存储的存储数据后，将这些直接用于存储的存储数据发送给写入单元230。

写入单元230，用于接收第四控制子单元2202传送过来的直接用于存储的存储数据，将存储数据写入第二固态存储单元240。

具体来说，存写入单元230接收第四控制子单元2202传送过来的直接用于存储的存储数据，通过对存储数据进行分析得到数据的类型，长度，格式等数据信息，选择合适的数据存储位置，将数据存储到第二固态存储单元240中。

第二固态存储单元240，包括一个或多个非易失性的固态存储介质，用于存储数据。

需要说明的是，本发明中的外部存储单元为第二固态存储单元240，包括一个或多个非易失性的固态存储介质，用于存储数据，在另一个实施例中外部存储单元可以为非固态的存储介质。

需要说明的是，在本发明另一个实施例中可以将第二控制单元和写入单元封装成一个整体，来完成对数据的解析和存储。

需要说明的是，本发明实施例中的第二固态存储单元240中的非易失性固态存储介质包括但不仅限于Flash，FeRAM，PRAM，PCRAM。

本发明该实施例，通过对通过以太网接收到的基于以太网的SATA协议数据进行解析，将SATA协议数据从以太网的协议头中解析出来后进行存储，利用以太网和SATA协议的结合，提高了数据传输速率和存储效率。

在另一个实施例中，存储数据写入装置可以应用到基于以太网的光纤通道FCoE(Fiber Channel over Ethernet，基于以太网的光纤通道)中，与图2提供的实施例的区别是，数据接收单元，为基FCoE的SATA数据接口，用于通过FCoE接收基于FCoE的SATA协议数据。这样在将SATA协议数据从FCoE的协议头中解析出来时，就需要对FCoE的七层结构进行层层解析，将FCoE协议头从接受到的数据中取出，得到SATA协议数据。

本发明另一个实施例，通过对通过FCoE接收到的基于FCoE的SATA协议数据进行解析，将SATA协议数据从FCoE的协议头中解析出来后进行存储，利用FCoE和SATA协议的结合，提高了数据传输速率和存储效率。

在另一个实施例中，可以将图1中的第一控制单元和图2中的第二控制单元，封装到一个控制模块中，构成一种固态硬盘。第一控制单元和第二控制单元分别命名为第一控制子模块和第二控制子模块，如图3所示。

如图3所示，本发明一个实施例提供一种固态硬盘，应用于以太网中，包括：接口模块310，控制模块320，读写模块330和固态存储模块340。

接口模块310，为基于以太网的SATA数据接口，通过以太网发送和接收基于以太网的SATA协议数据。

控制模块320，包括第一控制子模块3201和第二控制子模块3202。用于解析、封装基于以太网的SATA协议数据。解析的具体功能具体由第二控制子模块3202负责，封装的具体功能具体由第一控制子模块3201负责，第一控制子模块3201和第二控制子模块3202的结构和功能分别与图1和图2中的第一控制单元和第二控制单元相同，在此不再赘述。

读写模块330，控制数据的存取过程。

具体来说，存储数据时，读写模块330接收第二控制子模块3202发送过来的存储数据，通过对存储数据进行分析得到数据的类型，长度，格式等数据信息，选择合适的数据存储位置，将数据存储到固态存储模块340中；

读取数据时，第一控制子模块3201发送一个数据读取命令给存读写模块330，该命令包含了需要读取的数据的信息，如，数据类型，数据长度，数据格式等，读写模块330接收到这个数据读取命令时，根据里面包含的数据信息，在固态存储模块340里面找到需要读取的数据的存储位置，将数据读取出来，发送给第一控制子模块3201，由第一控制子模块3201进行封装后通过接口模块310发送出去。

固态存储模块340，包括一个或多个非易失性的固态存储介质，用于存储数据。

需要说明的是，在本发明另一个实施例中可以将控制模块和读写模块封装成一个整体，来完成对数据的解析、封装和存储。

需要说明的是，本发明实施例中的固态存储模块中的非易失性固态存储介质包括但不仅限于Flash，FeRAM，PRAM，PCRAM。

本发明该实施例，通过控制模块对需要处理的数据进行解析和封装，将SATA协议数据封装到以太网协议中，在以太网通道上传输SATA协议数据，利用以太网和SATA协议的结合，提高了传输速率和存储效率。

在另一个实施例中，固态硬盘可以应用到基于以太网的光纤通道FCoE(Fiber Channel over Ethernet，基于以太网的光纤通道)中，与图3提供的实施例的区别是，接口模块为基FCoE的SATA数据接口，用于通过FCoE接收和发送基于FCoE的SATA协议数据。这样在将SATA协议数据进行FCoE的封装时，就需要FCoE的七层结构对SATA协议数据进行层层封装；在将基于FCoE的SATA协议数据进行解析时，需要FCoE的七层结构对基于FCoE的SATA协议数据进行层层解析，将FCoE协议头从接受到的数据中取出，得到SATA协议数据。

本发明另一个实施例，通过控制模块对需要处理的数据进行解析和封装，将SATA协议数据封装到FCoE协议中，在FCoE上传输SATA协议数据，利用FCoE和SATA协议的结合，提高了传输速率和存储效率。

如图4所示，本发明一个实施例提供了一种存储数据写入方法流程图，应用于以太网中，包括：

S410：接收来自目标用户的数据，此数据为基于以太网的SATA协议数据。

S420：对接收到的数据进行解析处理，将SATA协议数据从以太网中解析出来。具体来说，将以太网中的协议头从接受到的数据中分离，得到SATA协议数据，此过程中应用层、表示层、会话层、传出层、网络层、数据链路层和物理层依次对接受到的数据进行解封装处理，经过以太网的七层解封装之后，就从接受到的数据中去掉了以太网的协议头，得到了SATA协议数据。然后对SATA协议数据进行解析，得到可以直接存储的存储数据。

S430～S440：接收存储数据，对存储数据进行解析得到数据类型，数据长度，数据格式等数据信息，发送存储命令。

S450：执行存储命令，根据存储命令中携带的数据信息，在非易失性存储介质中找到合适的存储位置，对数据进行存储。

如图5所示，本发明一个实施例提供了一种存储数据读取方法流程图，应用于以太网中，包括：

S510：接收读取命令，该读取命令包括了需要读取的数据的数据信息，如数据类型，数据长度，数据格式等信息。

S520：根据接收到的读取命令，确定需要读取的数据在非易失性存储介质中的存储位置，读取该数据。

S530：对读取到的数据按照SATA协议的规范进行SATA协议封装，得到SATA协议数据，对得到的SATA协议数据进行以太网协议封装处理，将SATA协议封装到以太网协议头中，产生基于以太网的SATA协议数据。具体来说，先将SATA协议数据封装到以太网物理层中，然后将封装到物理层中的SATA协议数据传输到数据链路层，数据链路层继续对传输过来的SATA协议数据进行封装，然后网络层、传输层、会话层、表示层和应用层依次对传输过来的SATA协议进行封装，经过以太网的七层封装之后，SATA协议数据就被完整的封装到了以太网协议中。

S540：将封装后的数据，通过以太网发送给目标用户。

本发明该实施例在数据的接收和发送过程中，通过将SATA协议数据封装到以太网协议中，在以太网通道上传输SATA协议数据，提高了传输速率和存储效率。

需要说明的是，本发明实施例中的是将SATA协议封装到以太网中，在另一个实施例中可以拓展为将SATA协议封装到FCoE(Fiber Channel over Ethernet，基于以太网的光纤通道)协议中，这样在解析数据时就需要将SATA协议从FCoE协议中解析出来，解析和封装的具体过程与本实施例相似。

以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的可以对本发明进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (12)

1.一种存储数据读取装置，其特征在于，所述存储数据读取装置用于对外部存储单元的数据进行读取，包括：

读取单元，用于执行数据读取命令，对数据进行读取；

第一控制单元，用于接收外部数据读取命令，将所述外部数据读取命令发送给所述读取单元，将所述读取单元读取的数据封装成基于以太网的串行高级技术附件SATA协议数据；

数据发送单元，用于通过以太网发送所述第一控制单元封装的基于以太网的SATA协议数据；

所述第一控制单元包括：

第二控制子单元，用于接收外部数据读取命令，将所述外部数据读取命令发送给所述读取单元，按照SATA协议规范将所述读取单元读取的数据封装成SATA协议数据；

第一控制子单元，用于将所述第二控制子单元封装的SATA协议数据，按照以太网七层结构进行层层封装，将所述SATA协议数据封装到以太网的协议头中，并传送给所述数据发送单元。

2.如权利要求1所述的存储数据读取装置，其特征在于，所述以太网为基于以太网的光纤通道FCoE。

3.如权利要求1所述的存储数据读取装置，其特征在于，所述第一控制单元与所述读取单元封装在一起。

4.一种存储数据写入装置，其特征在于，所述存储数据写入装置用于将数据写入外部存储单元，包括：

数据接收单元，用于通过以太网接收基于以太网的SATA协议数据；

第二控制单元，用于对所述基于以太网的SATA协议数据进行解析，得到用于存储的存储数据；

写入单元，用于将所述存储数据写入所述外部存储单元；

所述第二控制单元包括：

第三控制子单元，用于将所述数据接收单元接收的基于以太网的SATA协议数据，通过以太网的七层结构对所述基于以太网SATA协议数据进行层层解封装，将以太网协议头从所述接收的数据中分离，得到SATA协议数据；

第四控制子单元，用于按照SATA协议规范对所述SATA协议数据进行解析，得到用于存储的存储数据。

5.如权利要求4所述的存储数据写入装置，其特征在于，所述以太网为FCoE。

6.如权利要求4所述的存储数据写入装置，其特征在于，所述第二控制单元与所述写入单元封装在一起。

7.一种存储数据写入方法，其特征在于，包括：

接收基于以太网的SATA协议数据；

对接收到的数据按照以太网的七层结构进行层层解析，将以太网协议头从所述基于以太网的SATA协议数据中分离，得到SATA协议数据；

对所述SATA协议数据按照SATA协议规范进行解析，得到可用于存储的存储数据；

对所述存储数据进行存储。

8.如权利要求7所述的存储数据写入方法，其特征在于，所述以太网为FCoE。

9.一种存储数据读取方法，其特征在于，包括：

接收数据读取命令；

根据所述数据读取命令，确定需要读取的数据的存储位置，读取数据；

对读取的数据按照SATA协议规范进行SATA协议封装，形成SATA协议数据；

按照以太网的七层结构，对所述SATA协议数据进行层层封装，将所述SATA协议数据封装到以太网协议头中，产生基于以太网的SATA协议数据；

发送所述基于以太网的SATA协议数据。

10.如权利要求9所述的存储数据读取方法，其特征在于，所述以太网为FCoE。

11.一种固态硬盘，其特征在于，包括：固态存储模块、接口模块、控制模块和读写模块；

所述固态存储模块，包括至少一个固态存储介质，用于存储数据；

所述接口模块，用于通过以太网，发送和接收基于以太网的SATA协议数据；

所述控制模块，包括第一控制子模块和第二控制子模块，所述第一控制子模块用于发送数据读取命令给所述读写模块，将所述读写模块读取的数据按照SATA协议规则封装成SATA协议数据，并将SATA协议数据按照以太网的七层结构进行层层封装，将所述SATA协议数据封装到以太网协议头中，封装成基于以太网SATA协议数据，传送给所述接口模块；所述第二控制子模块用于对所述接口模块接收到的基于以太网的SATA协议数据，按照以太网的七层结构进行层层解封装，将以太网协议头从中分离，得到SATA协议数据，并对所述SATA协议数据按照SATA协议规范进行解析，得到可以用于存储的存储数据，并传送给所述读写模块；

所述读写模块，用于执行所述第一控制子模块的数据读取命令，从所述固态存储模块中读取数据；用于将所述可以用于存储的存储数据写入所述固态存储模块。

12.如权利要求11所述的固态硬盘，其特征在于，所述以太网为FCoE。

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