CN101859234A - 存储阵列中使用镜像高速缓存卷来减小驱动开销的系统 - Google Patents

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Abstract

一种系统，包括主机、固态装置和抽象层。主机可以被配置用来生成多个输入/输出(IO)请求。固态装置可以包括写入高速缓存区和读取高速缓存区。读取高速缓存区可以是写入高速缓存区的镜像。抽象层可以配置用来(i)接收多个IO请求，(ii)处理IO请求，以及(iii)将多个IO请求映射到写入高速缓存区和读取高速缓存区。

Description

存储阵列中使用镜像高速缓存卷来减小驱动开销的系统
相关申请的交叉参考
本申请涉及以下共同未决申请：2008年4月22日提交的序列号为61/046,815的申请、2008年6月20日提交的序列号为12/143,123的申请、2008年7月15日提交的序列号为61/080,806的申请、2008年7月15日提交的序列号为61/080,762的申请、2008年7月23日提交的序列号为12/178,064的申请、2008年9月26日提交的序列号为12/238,858的申请、2008年9月25日提交的序列号为61/100,034的申请、2008年11月26日提交的序列号为12/324,224的申请、2009年1月15日提交的序列号为12/354,126的申请以及2009年3月2日提交的序列号为12/395,786的申请，其全部内容通过引证结合在此。
技术领域
本发明总体来说涉及存储阵列，更具体地，涉及一种在存储阵列中使用镜像高速缓存卷(volume)来减小驱动开销的方法和/或设备。
背景技术
当前的存储阵列(或控制器)有限地使用了控制器高速缓存。在直写式(write through)高速缓存策略模式中，输入/输出(IO)写入请求不得不取决于特定硬盘驱动器(HDD)的响应时间。在繁重的IO请求存储阵列网络(SAN)环境中，HDD响应时间甚至被进一步延迟。在IO预读(read-ahead)高速缓存策略中，提取了无用数据，这导致了对HDD的直接读取，并具有与HDD响应时间相对应的延迟。这浪费了提取无用数据时所消耗的时间。
当没有用于高速缓存的备用电池时，存储在DRAM上的写入高速缓存和读取高速缓存取决于以直写式高速缓存策略进行的对HDD的写入。以直写式高速缓存策略进行的对HDD的写入增加了HDD的等待时间(latency)。由于无用数据的预提取结果增加了获得写入数据的时间延迟，因此预读高速缓存策略不能帮助减小HDD的等待时间。
期望的是，实现一种使用存储阵列中的镜像高速缓存卷来减小驱动开销的方法和/或设备。
发明内容
本发明涉及一种包括主机、固态装置和抽象层的系统。主机可以被配置为生成多个输入/输出(IO)请求。固态装置可以包括写入高速缓存区和读取高速缓存区。读取高速缓存区可以是写入高速缓存区的镜像。抽象层可以被配置为：(i)接收多个IO请求，(ii)处理IO请求，以及(iii)将多个IO请求映射到读取高速缓存区和写入高速缓存区。
本发明的目标、特征和优点包括提供一种方法和/或设备，该方法或设备可以：(i)减小硬盘开销，(ii)在存储阵列中实现镜像高速缓存卷，(iii)允许以直写式模式进行写入至固态驱动(SSD)高速缓存，而不是写入至典型的硬盘驱动器(HDD)，(iv)在创建LUN期间，创建具有镜像高速缓存卷的LUN，(v)在创建LUN之后，创建镜像高速缓存卷，(vi)异步地镜像(mirror)现有数据，直到所有数据被镜像并被同步地写入至HDD和镜像的LUN，(vii)使用针对读取IO请求的镜像高速缓存卷(而不是HDD)，以避免HDD等待时间，(viii)提供用户可选择的镜像高速缓存卷，(ix)使得使用镜像高速缓存卷的读取高速缓存是SSD(或闪存驱动器)，(x)使SSD上的写入高速缓存和读取高速缓存与DRAM分离，(xi)在没有用于写入高速缓存的备用电池的情况下，以直写式高速缓存策略进行在HDD上的写入，(xii)可以写入到SSD写入高速缓存中，(xiii)对于具有读取高速缓存区的镜像高速缓存卷的LUN，使读取IO请求得到更快速的维护，(xiv)消除预提取读取高速缓存模式和由于错误预测导致的作为结果的无用数据，和/或(xv)节省处理时间和HDD等待时间。
附图说明
本发明的这些以及其他的目的、特征和优点将从以下的详细描述以及所附权利要求和附图中变得显而易见，在附图中：
图1是本发明实施例的框图；
图2是本发明实施例的更详细的框图；以及
图3是本发明另一实施例的框图。
具体实施方式
参照图1，示出了根据本发明优选实施例的系统100的框图。系统100大体上包括模块102、模块104、模块106、模块108、模块110、模块112以及连接114。模块102可以实施为服务器。在一个实例中，模块102可以实施为主机。模块104可以实施为控制器。模块106可以实施为存储阵列。模块108可以实施为硬盘驱动器(HDD)。在一个实例中，HDD 108可以实现多个物理磁盘(例如，P1、P2、P3)。物理磁盘的数量是可以改变的，以满足特定实施的设计标准。在一个实例中，HDD 108可以是存储阵列106的一部分。控制器104可以包括模块110。模块110可以实施为输入/输出(IO)抽象层。模块106可以包括模块112。模块112可以实施为固态装置。连接114可以是网络连接，诸如光纤通道连接或其他类型的网络连接。系统100可以减少由访问存储阵列106的HDD 108过程中的等待时间引起的开销。
参照图2，示出了系统100的更详细的框图。模块112大体上包括写入高速缓存区116和读取高速缓存区118。在一个实例中，写入高速缓存区116和读取高速缓存区118可以被定位(例如，被映射)在SSD 112的不同位置处。写入高速缓存区116大体上包括多个LUN 120a～120n(例如，LUN0、LUN1、LUN2等)。读取高速缓存区118大体上包括LUN 122(例如，LUN0′)。在一个实例中，LUN 122可以实施为LUN 120a～120n中的特定一个(例如，LUN120a)的镜像高速缓存卷。LUN 120a～120n和LUN 122的具体数量可以改变(例如，增加和/或减小)，以满足特定实施的设计标准(例如，多达2048或更多)。IO请求通常发送到LUN 120a～120n和LUN 122，其在存储阵列106中将这样的请求翻译(translate)给存储装置(例如，物理磁盘P1、P2或P3)。
控制器104(或固件)可以配备有IO抽象层110。来自主机102的待处理的IO请求可以发送到IO抽象层110。IO抽象层110可以具有至固态装置112的写入高速缓存区116和读取高速缓存区118(例如，LUN 120a～120n和LUN 122)的映射。写入高速缓存区116可以映射在SSD 112上。读取高速缓存区118可以映射在SSD112的另一位置(或区域)处。在一个实例中，读取高速缓存区118可以映射在闪存驱动器上。读取高速缓存区118可以是LUN 120a～120n中的特定一个的写入高速缓存区116的镜像。例如，LUN 120a(例如，LUN0)的IO写入请求可以映射到SSD 112的写入高速缓存区116。IO写入请求可以同步(或异步)地镜像到读取高速缓存区118。
当IO写入完成时，IO抽象层110可以将信号(例如，良好状态信号)返回到主机102。LUN 122(例如，LUN0′)的IO读取请求可以从主机102发送到IO抽象层110。IO抽象层110可以从LUN122读取镜像的读取高速缓存区118，以检索(retrieve)所需数据。如果所需数据存储在SSD 112的读取高速缓存区118中，则IO抽象层110可以不需要进行从HDD 108的读取。如果所需数据存储在SSD 112的读取高速缓存区118中，则可以避免与进行从HDD 108的读取相关联的响应时间的延迟。在一个实施例中，IO写入请求可以异步地写入至HDD 108(例如，写入高速缓存区116)和SSD 112的镜像读取高速缓存区118。
IO写入请求可以从主机(或启动器)102发送到IO抽象层110。IO抽象层110可以将IO请求写入到SSD 112(例如，写入高速缓存区116)中。IO抽象层110可以向主机102发送信号(例如，“良好”状态信号)。在一个实例中，IO抽象层110可以基于直写式高速缓存策略将IO请求写入到SSD 112中，并将良好状态信号发送到主机102。IO抽象层110可以将良好状态信号发送到主机102，同时基于反写(write back)高速缓存策略将IO请求写入到控制器/阵列DRAM中。IO抽象层110可以处理来自LUN 122的IO读取请求，而不是处理来自SSD 112的写入高速缓存区116(例如，LUN120a)的IO读取请求。
可以从主机102发送IO读取请求。IO读取请求可以发送到IO抽象层110。IO抽象层110可以将先前的IO请求异步地写入到HDD108中的LUN 120a～120n(例如，LUN0)。IO请求可以镜像到读取高速缓存区118中的LUN 122。在一个实例中，LUN 122可以是LUN 120a～120n中的特定一个(例如，LUN0)的镜像高速缓存卷。IO抽象层110可以同步地(或异步地)对LUN 120a～120n和LUN122进行写入。可以在配置LUN 120a～120n期间，创建读取高速缓存区118中的镜像LUN 122。可以在配置LUN 120a～120n期间，映射LUN 122。在一个实例中，可以根据特定设计实施，基于用户选择来映射LUN 122。
LUN 120a～120n中的一个或多个(例如，120b～120n)可以配置为没有镜像高速缓存卷。LUN 120b～120n可以配置为使用读取预提取高速缓存策略(例如，当前存在于LSI存储阵列中)。为了处理IO读取请求，IO抽象层110可以从LUN 122读取镜像高速缓存卷(例如，读取高速缓存区118)。来自LUN 122的IO读取请求处理比来自HDD 108(例如，写入高速缓存区116)的IO读取请求处理更快。IO读取请求可以返回至主机102。
参照图3，示出了系统100′的框图。系统100′大体上包括主机102、控制器104、模块106′以及HDD 108。控制器104可以实现IO抽象层110。模块106′可以实施为存储阵列。存储阵列106′大体上包括模块112′和模块130。模块112′可以实施为固态装置(SSD)。SSD 112′大体上包括写入高速缓存区116。写入高速缓存区大体上包括多个LUN 120a～120n。模块130可以实施为闪存驱动器。闪存驱动器130大体上包括读取高速缓存区118。读取高速缓存区可以包括LUN 122。在一个实例中，闪存驱动器130可以包括被配置用来镜像多个LUN 120a～120n的多个LUN。
制造成本可能与实现固态驱动器(SSD)或闪存驱动器以存储整个镜像的LUN相关联。通过对一定的LUN实施镜像，可以达到性能与成本的平衡。性能的改善通常与SSD实施的附加成本相抵。
虽然已经参照本发明的优选实施例具体地示出并描述了本发明，但是本领域普通技术人员应理解，在不背离本发明的范围的情况下，可以在形式和细节上做出各种改变。

Claims (20)

1.一种系统，包括：
主机，被配置用来生成多个输入/输出(IO)请求；
固态装置，包括写入高速缓存区和读取高速缓存区，其中，所述读取高速缓存区是所述写入高速缓存区的镜像；以及
抽象层，被配置用来(i)接收所述多个IO请求，(ii)处理所述IO请求，以及(iii)将所述多个IO请求映射到所述写入高速缓存区和所述读取高速缓存区。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，IO写入请求被同步地写入到所述写入高速缓存区和所述读取高速缓存区。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，IO读取请求在所述读取高速缓存区中进行处理。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述抽象层是在控制器上运行的。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述固态装置是在存储阵列上实施的。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述读取高速缓存区被映射到不同于所述写入高速缓存区的位置。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，当IO写入请求完成时，所述抽象层将信号返回至所述主机。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述写入高速缓存区和所述读取高速缓存区均包括LUN。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，IO写入请求被异步地写入到所述写入高速缓存区和所述读取高速缓存区。
10.一种方法，包括如下步骤：
(A)生成多个输入/输出(IO)请求；
(B)接收所述多个IO请求；
(C)处理所述多个IO请求；
(D)将所述多个IO请求映射到写入高速缓存区和读取高速缓存区；以及
(E)在所述写入高速缓存区之后，镜像所述读取高速缓存区。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，步骤(D)进一步包括如下子步骤：
将IO写入请求同步地写入到所述写入高速缓存区和所述读取高速缓存区。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述步骤(C)进一步包括如下子步骤：
在所述读取高速缓存区中处理IO读取请求。
13.根据权利要求10所述的方法，进一步包括如下步骤：
在IO写入请求完成后，将信号返回至主机。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述读取高速缓存区和所述写入高速缓存区均包括LUN。
15.根据权利要求10所述的方法，其中，步骤(D)进一步包括如下子步骤：
将IO写入请求异步地写入到所述写入高速缓存区和所述读取高速缓存区。
16.根据权利要求10所述的方法，其中，所述读取高速缓存区包括闪存驱动器。
17.根据权利要求10所述的方法，其中，所述读取高速缓存区被映射到不同于所述写入高速缓存区的位置。
18.一种系统，包括：
主机，被配置用来生成多个输入/输出(IO)请求；
固态装置，包括写入高速缓存区；
闪存驱动器，包括读取高速缓存区，其中，所述读取高速缓存区是所述写入高速缓存区的镜像；以及
抽象层，被配置用来(i)接收所述多个IO请求，(ii)处理所述IO请求，以及(iii)将所述多个IO请求映射到所述写入高速缓存区和所述读取高速缓存区。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，IO写入请求被同步地写入到所述写入高速缓存区和所述读取高速缓存区。
20.根据权利要求18所述的系统，其中，IO写入请求被异步地写入到所述写入高速缓存区和所述读取高速缓存区。
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