CN102830941A - 固态硬盘的驱动方法及其存储系统 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于固态硬盘技术领域，提供了一种固态硬盘的驱动方法及其存储系统，所述固态硬盘的驱动方法应用于固态硬盘的存储系统，所述方法包括：所述存储系统中的固态硬盘驱动层扫描所述存储系统底层的固态硬盘；将扫描到的所述固态硬盘注册到所述固态硬盘驱动层。借此，本发明在固态硬盘的存储系统中屏蔽物理磁盘，只将虚拟的虚拟磁盘提供给用户访问，从而降低了存储系统安全的风险，提高了固态硬盘的管理和信息的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及存储技术领域，尤其涉及一种固态硬盘的驱动方法及其存储系统。
背景技术
固态硬盘（Solid State Drive、IDE FLASH DISK）由控制单元和存储单元（FLASH芯片）组成，简单的说就是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，固态硬盘的接口规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的相同，在产品外形和尺寸上也与普通硬盘一致。目前广泛应用于军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空、导航设备等领域。
参见图1，当前固态硬盘205的RAID（Redundant Arrays of Inexpensive Disks，磁盘阵列）实现方案，存储系统200包括IDE（Integrated Drive Electronics，电子集成驱动器）子系统206和SCSI子系统204。以固态硬盘205注册为SCSI(Small Computer System Interface，小型计算机系统接口)设备为例：SCSI子系统204包括了高层驱动层2041、SCSI中间层2042以及SCSI底层驱动层2043。底层块设备驱动层在存储系统200上电后设备驱动层扫描硬件，如扫描到底层物理磁盘，图中假定3个磁盘，即sda固态硬盘205，sdb固态硬盘205，sdc固态硬盘205，其中sda、sdb、sdc为固态硬盘205的标识符，在扫描到固态硬盘205后，则记录下来并准备上报给上层；SCSI子系统204将扫描到的磁盘注册到SCSI中间层2042，即SCSI设备，并继续上报到存储系统200的块设备层203；上报的固态硬盘205在块设备层203注册为块设备，即告知操作系统下面有三个磁盘设备，并且可以被用户使用；RAID模块2031进行RAID计算，在块设备层203实现。通过RAID可以对这些注册的物理磁盘做冗余操作，也就是建立虚拟磁盘2032。建立好的虚拟磁盘2032后也注册在块设备层203，这样用户也可以对其进行读写访问。由于虚拟磁盘2032并非真实存在的物理设备，因此用户对虚拟磁盘2032的读写操作，都要对应到真实的三个物理磁盘上实现，即sda固态硬盘205，sdb固态硬盘205，sdc固态硬盘205，即对虚拟磁盘2032的读写，都反映在对上述三个物理磁盘的读写。I/O（input/output）调度层202用于用户对虚拟磁盘2032，或物理设备的读写命令（或其他操作）都需要在下发前做一些调度算法，目的是为了合并或重新排列命令组合，提高I/O的吞吐量来提升系统性能；通用块层201在用户通过存储系统200调用后，下发的命令都会在通用块层201封装成bio之后再封装成request，再到I/O调度层202优化。
而该存储系统200的I/O路径为图1中I/O路径206的指示线所示，操作流程包括：用户空间对系统块层的bio(block input output，块的输入和输出)，请求下发；在I/O调度层202对bio做重新组合与优化，封装成request；RAID模块2031则命令下发到虚拟磁盘2032，RAID进一步拆分命令到对应的物理磁盘；虚拟磁盘2032根据RAID的映射关系，即虚拟磁盘通过RAID的映射关系到固态硬盘205的标识符，将读写命令分发到具体的物理磁盘上去进行读写；SCSI子系统204将request转换为SCSI命令，再下发到SCSI底层驱动2043中去；底层块设备驱动调用底层SSD控制器所支持的驱动，将SCSI命令再封装成硬件所能识别的命令，这样I/O命令则最终下发到了硬件上。
因此，由于物理磁盘和虚拟磁盘都被注册在块设备层，则对于用户而言，这些物理磁盘和虚拟磁盘都是可见的，即可读写访问的。用户既可以通过块设备层的物理盘符，即物理磁盘注册在块层中后生成的磁盘标识符去直接读写底层磁盘，也可以通过块层的虚拟盘符去间接读写底层磁盘。这就有可能导致数据安全问题，比如当用户同时读写物理磁盘和虚拟磁盘时，数据就会不一致，进而导致RAID上的数据被破坏。
综上可知，现有的固态硬盘的驱动技术在实际使用上，显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。
发明内容
针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种固态硬盘的驱动方法及其存储系统，以使在固态硬盘的存储系统中屏蔽物理磁盘，只将虚拟的虚拟磁盘提供给用户访问，从而降低了存储系统安全的风险，提高了固态硬盘的管理和信息的安全性。
为了实现上述目的，本发明提供一种固态硬盘的驱动方法，应用于固态硬盘的存储系统，所述方法包括：
所述存储系统中的固态硬盘驱动层扫描所述存储系统底层的固态硬盘；
将扫描到的所述固态硬盘注册到所述固态硬盘驱动层。
根据所述的驱动方法，在所述将扫描到的所述固态硬盘注册到所述固态硬盘驱动层的步骤之后包括：
在所述固态硬盘驱动层中对已注册的所述固态硬盘进行磁盘阵列计算，生成对应的虚拟磁盘以及与所述固态硬盘的标识符对应的虚拟磁盘标识符；
将所述虚拟磁盘标识符上报到所述存储系统中的块设备层，所述块设备层记录所述虚拟磁盘标识符。
根据所述的驱动方法，所述固态硬盘驱动层设置有磁盘阵列模块，所述磁盘阵列模块对已注册的所述固态硬盘进行磁盘阵列计算。
根据所述的驱动方法，所述存储系统在执行I/O流程时，所述存储系统的通用块层将接收用户的读写请求转化为bio格式，并下发到所述存储系统的I/O调度层；
所述I/O调度层将所述通用块层下发的bio格式的读写请求封装成Request格式，并根据所述虚拟磁盘标识符，将所述Request格式的读写请求下发到所述块设备层中对应的所述虚拟磁盘标识符；
所述磁盘阵列模块将所述Request格式的读写请求拆分成与所述固态硬盘对应的读写请求；
所述固态硬盘驱动层将所述读写请求转换成所述固态硬盘的控制器支持的格式，并下发到底层对应的所述固态硬盘。
根据所述的驱动方法，所述固态硬盘驱动层根据所述虚拟磁盘标识符与所述固态硬盘的标识符的对应关系，将所述读写请求下发到对应的所述固态硬盘。
为了实现本发明的另一发明目的，本发明还提供了一种固态硬盘的存储系统，所述存储系统包括：
固态硬盘驱动层，用于扫描所述存储系统底层的固态硬盘，并将扫描到的所述固态硬盘注册到所述固态硬盘驱动层。
根据所述的存储系统，所述存储系统还包括：
磁盘阵列模块，用于在所述固态硬盘驱动层中对已注册的所述固态硬盘进行磁盘阵列计算，生成对应的虚拟磁盘；所述虚拟磁盘具有虚拟磁盘标识符；
所述固态硬盘驱动层还用于将所述虚拟磁盘标识符上报到所述存储系统中的块设备层；
块设备层，用于接收所述固态硬盘驱动层上报的虚拟磁盘标识符，并且记录所述虚拟磁盘标识符。
根据所述的存储系统，所述磁盘阵列模块设置于所述固态硬盘驱动层。
根据所述的存储系统，所述存储系统还包括：
通用块层，在所述存储系统执行I/O流程时，用于将接收用户的读写请求转化为bio格式，并下发到所述存储系统的I/O调度层；
I/O调度层，用于将所述通用块层下发的bio格式的读写请求封装成Request格式，并将所述Request格式的读写请求下发到所述块设备层中对应的所述虚拟磁盘标识符；
所述磁盘阵列模块还用于将所述Request格式的读写请求拆分成与所述固态硬盘对应的读写请求；
所述固态硬盘驱动层还用于将所述读写请求转换成所述固态硬盘的控制器支持的格式，并下发到底层对应的所述固态硬盘。
根据所述的存储系统，所述固态硬盘驱动层根据所述虚拟磁盘标识符与所述固态硬盘的标识符的对应关系，将所述读写请求下发到对应的所述固态硬盘。
本发明通过固态硬盘的存储系统中的固态硬盘驱动层扫描所述存储系统底层的固态硬盘；并将扫描到的所述固态硬盘注册到所述固态硬盘驱动层。由此在存储系统中屏蔽物理磁盘，只将虚拟的逻辑磁盘提供给用户访问，从而降低了存储系统安全的风险，有利固态硬盘的管理和信息安全。另一方面，在存储系统块层命令（bio或request）直接转换为固态硬盘可识别的命令，存储系统的I/O路径不经过SCSI层，提升存储系统I/O性能。
附图说明
图1是现有技术提供的固态硬盘的存储系统的结构示意图；
图2是本发明第一实施例提供的固态硬盘的存储系统的结构示意图；
图3是本发明第四实施例提供的固态硬盘的驱动方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图2，在本发明的第一实施例中提供了一种固态硬盘的存储系统100，存储系统100包括：
固态硬盘驱动层10，用于扫描存储系统100底层的固态硬盘101，并将扫描到的固态硬盘101注册到固态硬盘驱动层10。
在该实施例中，底层的硬件/固件层103包括一个或者多个固态硬盘101。通过将存储系统100的扫描到底层的固态硬盘101注册到固态硬盘驱动层10中，而不是注册到存储系统100的块设备层20，可以使用户在存储系统100中对固态硬盘101不可见，这样避免是用户可以既查看到固态硬盘101注册到固态硬盘驱动层10的虚拟磁盘50，又可以查看到底层的固态硬盘101，防止存储系统100中读写数据错误的产生。
参见图2，在本发明的第二实施例中，存储系统100还包括：
磁盘阵列模块102，用于在固态硬盘驱动层10中对已注册的固态硬盘101进行磁盘阵列计算，生成对应的虚拟磁盘50以及对应于固态硬盘标识符的虚拟磁盘标识符；
固态硬盘驱动层10还用于将所述虚拟磁盘标识符上报到存储系统100中的块设备层20；
块设备层20，用于接收固态硬盘驱动层10上报的虚拟磁盘标识符，并且记录所述虚拟磁盘标识符。
在该实施例中，通过磁盘阵列模块102对已经注册的固态硬盘101进行RAID计算，生成对应的虚拟磁盘50，而每个虚拟磁盘50都具有唯一的虚拟磁盘标识符。固态硬盘驱动层10将每个虚拟磁盘标识符上报到块设备层20，该块设备层20记录所述虚拟磁盘标识符，因此，用户在存储系统100中可以通过所述虚拟磁盘标识符查看到虚拟磁盘50。优选的，磁盘阵列模块102设置于固态硬盘驱动层10。
参见图2，在本发明的第三实施例中，存储系统100还包括：
在存储系统100执行I/O流程时，IO路径为图2中IO路径104的指示线所示。
通用块层30，用于将接收用户的读写请求转化为bio格式，并下发到存储系统100的I/O调度层40；
I/O调度层40，用于将通用块层30下发的bio格式的读写请求封装成Request格式，并将所述Request格式的读写请求下发到块设备层20中对应的所述虚拟磁盘标识符；
磁盘阵列模块102还用于将所述Request格式的读写请求拆分成与固态硬盘101对应的读写请求；
固态硬盘驱动层10还用于将所述读写请求转换成固态硬盘101的控制器支持的格式，并下发到底层对应的固态硬盘101。具体的固态硬盘驱动层10根据所述虚拟磁盘标识符与所述固态硬盘101的标识符的对应关系，将所述读写请求下发到对应的所述固态硬盘101。
在该实施例中，通用块层30将用户的bio命令，下发到I/O调度层40。I/O调度层40将通用块层30下发的命令重新组合和优化，准备下发到固态硬盘驱动层10的虚拟磁盘50；最后由磁盘阵列模块102将所述Request格式的读写请求拆分成与固态硬盘101对应的读写请求；固态硬盘驱动层10将所述读写请求转换成固态硬盘101的控制器支持的格式，并下发到底层对应的固态硬盘101。如图2中所示三个所述固态硬盘101的标识符分别为a，b，c，这样固态硬盘101的标识符与通过RAID运算与虚拟磁盘标识符对应。
在上述多个实施例中，存储系统100可以是软件单元，硬件单元或软硬件结合单元。
参见图3，在本发明的第四实施例中提供了一种固态硬盘的驱动方法，应用于固态硬盘101的存储系统100，所述方法包括：
步骤S301中，存储系统100中的固态硬盘驱动层10扫描存储系统100底层的固态硬盘101；
将扫描到的固态硬盘101注册到固态硬盘驱动层10。
在该实施例中，SSD（solid state disk，固态硬盘）驱动层10扫描底层固态硬盘101，将扫描到的固态硬盘101在固态硬盘驱动层10下来，并注册在固态硬盘驱动层10中；由此，屏蔽了物理设备暴露在通用块层30，降低了存储系统100安全的风险，同时也有效减少了存储系统100消耗。
在本发明的第五实施例中，在所述步骤S302步骤之后包括：
在固态硬盘驱动层10中对已注册的固态硬盘101进行磁盘阵列计算，生成对应的虚拟磁盘50；虚拟磁盘50具有虚拟磁盘标识符；
将所述虚拟磁盘标识符上报到存储系统100中的块设备层20，块设备层20记录所述虚拟磁盘标识符。
具体的，在固态硬盘驱动层10设置有磁盘阵列模块102，磁盘阵列模块102对已注册的固态硬盘101进行磁盘阵列计算。
在该实施例中，RAID模块102：在固态硬盘驱动层10中实现。将注册的物理固态硬盘101做RAID算法，生成一个虚拟的逻辑设备，并准备上报到块设备层20；块设备层20在存储系统100中只注册固态硬盘驱动层10中虚拟的虚拟磁盘50，即存储系统100只知道存在一个虚拟磁盘50，并对用户可见，屏蔽了底层的具体硬件信息。
在本发明的第六实施例中，存储系统100在执行I/O流程时，存储系统100的通用块层30将接收用户的读写请求转化为bio格式，并下发到存储系统100的I/O调度层40；
I/O调度层40将通用块层30下发的bio格式的读写请求封装成Request格式，并根据所述虚拟磁盘标识符，将所述Request格式的读写请求下发到块设备层20中对应的所述虚拟磁盘标识符；
磁盘阵列模块102将所述Request格式的读写请求拆分成与述固态硬盘101对应的读写请求；
固态硬盘驱动层10将所述读写请求转换成固态硬盘101的控制器支持的格式，并下发到底层对应的固态硬盘101。固态硬盘驱动层10根据所述虚拟磁盘标识符与所述固态硬盘101的标识符的对应关系，将所述读写请求下发到对应的所述固态硬盘101。
在该实施例中，存储系统100的I/O流程操作为：
用户的读写请求在通用块层30层转换为bio；I/O调度层40将bio经过重新组合与排序后，封装成为request命令；设备块层20将request命令下发到块层注册的虚拟磁盘标识符；磁盘阵列模块102将request命令拆分到具体的物理磁盘，即固态硬盘101标识符；固态硬盘驱动层10将request命令直接转换成底层固态硬盘101的控制器支持的命令格式，下发到对应的固态硬盘101。由此可见，相比于传统的I/O路径，本发明的实施例提供的I/O流程操作，绕开了SCSI子系统，省去了SCSI层的命令转换开销，有效地提升了存储系统100的性能。
综上所述，本发明通过固态硬盘的存储系统中的固态硬盘驱动层扫描所述存储系统底层的固态硬盘；并将扫描到的所述固态硬盘注册到所述固态硬盘驱动层。由此在存储系统中屏蔽物理磁盘，只将虚拟的逻辑磁盘提供给用户访问，从而降低了存储系统安全的风险，有利固态硬盘的管理和信息安全。另一方面，在存储系统块层命令（bio或request）直接转换为固态硬盘可识别的命令，存储系统的I/O路径不经过SCSI层，提升存储系统I/O性能。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种固态硬盘的驱动方法，应用于固态硬盘的存储系统，其特征在于，所述方法包括：
所述存储系统中的固态硬盘驱动层扫描所述存储系统底层的固态硬盘；
将扫描到的所述固态硬盘注册到所述固态硬盘驱动层。
2.根据权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，在所述将扫描到的所述固态硬盘注册到所述固态硬盘驱动层的步骤之后包括：
在所述固态硬盘驱动层中对已注册的所述固态硬盘进行磁盘阵列计算，生成对应的虚拟磁盘以及与所述固态硬盘的标识符对应的虚拟磁盘标识符；
将所述虚拟磁盘标识符上报到所述存储系统中的块设备层，所述块设备层记录所述虚拟磁盘标识符。
3.根据权利要求2所述的驱动方法，其特征在于，所述固态硬盘驱动层设置有磁盘阵列模块，所述磁盘阵列模块对已注册的所述固态硬盘进行磁盘阵列计算。
4.根据权利要求3所述的驱动方法，其特征在于，所述存储系统在执行I/O流程时，所述存储系统的通用块层将接收用户的读写请求转化为bio格式，并下发到所述存储系统的I/O调度层；
所述I/O调度层将所述通用块层下发的bio格式的读写请求封装成Request格式，并根据所述虚拟磁盘标识符，将所述Request格式的读写请求下发到所述块设备层中对应的所述虚拟磁盘标识符；
所述磁盘阵列模块将所述Request格式的读写请求拆分成与所述固态硬盘对应的读写请求；
所述固态硬盘驱动层将所述读写请求转换成所述固态硬盘的控制器支持的格式，并下发到底层对应的所述固态硬盘。
5.根据权利要求4所述的驱动方法，其特征在于，所述固态硬盘驱动层根据所述虚拟磁盘标识符与所述固态硬盘的标识符的对应关系，将所述读写请求下发到对应的所述固态硬盘。
6.一种固态硬盘的存储系统，其特征在于，所述存储系统包括：
固态硬盘驱动层，用于扫描所述存储系统底层的固态硬盘，并将扫描到的所述固态硬盘注册到所述固态硬盘驱动层。
7.根据权利要求6所述的存储系统，其特征在于，所述存储系统还包括：
磁盘阵列模块，用于在所述固态硬盘驱动层中对已注册的所述固态硬盘进行磁盘阵列计算，生成对应的虚拟磁盘；所述虚拟磁盘具有虚拟磁盘标识符；
所述固态硬盘驱动层还用于将所述虚拟磁盘标识符上报到所述存储系统中的块设备层；
块设备层，用于接收所述固态硬盘驱动层上报的虚拟磁盘标识符，并且记录所述虚拟磁盘标识符。
8.根据权利要求7所述的存储系统，其特征在于，所述磁盘阵列模块设置于所述固态硬盘驱动层。
9.根据权利要求8所述的存储系统，其特征在于，所述存储系统还包括：
通用块层，在所述存储系统执行I/O流程时，用于将接收用户的读写请求转化为bio格式，并下发到所述存储系统的I/O调度层；
I/O调度层，用于将所述通用块层下发的bio格式的读写请求封装成Request格式，并将所述Request格式的读写请求下发到所述块设备层中对应的所述虚拟磁盘标识符；
所述磁盘阵列模块还用于将所述Request格式的读写请求拆分成与所述固态硬盘对应的读写请求；
所述固态硬盘驱动层还用于将所述读写请求转换成所述固态硬盘的控制器支持的格式，并下发到底层对应的所述固态硬盘。
10.根据权利要求9所述的存储系统，其特征在于，所述固态硬盘驱动层根据所述虚拟磁盘标识符与所述固态硬盘的标识符的对应关系，将所述读写请求下发到对应的所述固态硬盘。
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