CN105119964A - 经由物理块地址的文件存储 - Google Patents

Abstract

此处描述的示例提供了用于经由物理块地址和介质特征存储诸如文件之类的对象的系统、方法和软件。在一种示例中，一种用于在储存设备上操作处理系统的方法包括识别储存介质的介质特征。该方法进一步包括，对于通过网络接收并与网络储存请求关联的给定对象，基于该介质特征识别该给定对象的多个物理块地址。该方法还包括启动将对象从存储器传输至储存介质。

Description

经由物理块地址的文件存储

技术领域

本公开涉及一种便于基于介质特征储存至物理块地址的计算机装置。

背景技术

利用以太网或一些其他类似协议，服务设备用来给一台或多台客户设备提供文件存储。典型地，当对象或文件要从客户设备中的一个存储到服务设备中的一个时，该数据利用数据总线从客户处理单元传递到客户设备上的网络接口控制器(NIC)。利用以太网或一些其他类似协议，数据从客户NIC传递到服务设备，数据可在其中进行处理并存储到期望的储存介质中。

在以前操作服务设备的方法中，服务设备上的处理单元经由服务NIC接收文件并将文件转换为具有逻辑块地址(LBA)的数据块。这些具有LBA的数据块接着传递到配置成将LBA与物理块地址或PBA相关联的储存控制器。一旦关联，储存控制器就用PBA将数据块置于储存介质中。

发明内容

此处公开的实施例提供了用于经由物理块地址和介质特征来存储对象的系统、方法和软件。在一种实施例中，一种用于在储存设备上操作处理系统的方法包括识别储存介质的介质特征。该方法进一步包括：对于在网络上接收并与网络存储请求关联的给定对象，基于介质特征识别该给定对象的多个物理块地址。该方法还包括启动将给定对象传输至储存介质。

在另一实施例中，一种便于基于介质特征存储到物理块地址的计算机装置包括处理指令，该指令指导储存处理计算系统以识别储存介质的介质特征。该指令还指导计算系统基于介质特征识别给定对象的多个物理块地址，并启动将给定对象传输至储存介质上多个物理块地址。该装置还包括一个或多个存储处理指令的非瞬时计算机可读介质。

在另一例子中，一种储存设备包括至少一个储存控制器，其配置成识别储存介质的介质特征并将用于传递的介质特征传输到处理系统。该处理系统配置成接收储存介质的介质特征、基于该介质特征识别给定对象的多个物理块地址并启动给定对象到储存介质上多个物理块地址的传输。

附图说明

下面的说明和相关附图教导本发明的最佳模式。出于教导本发明原理的目的，最佳模式的一些常规方面可简化或省略。下面的权利要求确定本发明的范围。注意，最佳模式的一些方面可能未落入权利要求确定的本发明的范围内。因此，本领域技术人员将理解落入本发明范围内的最佳模式的各种变型。本领域技术人员将理解下面描述的特征可以各种方式组合以形成本发明的多种变型。因此，本发明不限定于下面描述的特定实施例，而是仅由权利要求及其等同来限定。

图1示出了用于将对象存储至多个物理块地址的储存系统。

图2示出了用于基于介质特征存储对象的方法。

图3示出了具有多个储存设备的储存系统。

图4示出了根据一实施例的储存设备。

图5示出了用于基于介质特征存储对象的时序图。

图6示出了根据另一实施例的储存设备。

图7示出了用于基于介质特征将对象存储在储存设备中的概览(overview)。

图8示出了配置成基于介质特征存储对象的储存处理计算系统。

具体实施方式

诸如服务器和网络附加储存设备之类的储存计算系统允许其他计算设备分流一部分它们的储存处理工作量。通过分流储存管理，其他计算设备可具有更多的资源去执行处理密集任务，并且也可在本地设备上需要较少储存。

在本实施例中，包括一种允许其他联网设备快速、有效存储诸如文件之类的对象的储存设备。为了完成该任务，储存设备上的处理系统将识别储存介质的介质特征。这些介质特征可包括多种因素：包括介质的叠瓦式(shingling)信息、介质的运行状况或磨损级别信息、介质的空间可用性以及除此之外的各种其他因素。在一些实施例中，介质特征可通过连接到储存介质并配置成监控介质状态的储存控制器传送至处理系统。

一旦处理系统识别出这些特征，对象可随存储请求传递至储存设备。该对象或文件来自于任意数量的配置为与储存设备通信的联网计算设备。一到达储存设备，该对象将传递到处理系统以基于介质特征识别给定对象的多个物理块地址。这些物理块地址接着可用于将对象存储至储存介质。在一些实施例中，各种对象特征亦可由处理系统用来确定对象的物理块地址。这样的对象特征可包括：对象大小、对象类型或对象的其他相关属性。

为了进一步说明储存设备的操作，包括了图1。图1示出了用于将对象存储至储存设备上的多个物理块地址(PBA)的储存系统100。储存系统100包括联网设备101-103、网络110和储存设备120。储存设备120进一步包括储存介质125并配置为执行操作200。联网设备101-103经通信链路130-132与网络110通信，网络110进一步配置为经通信链路133与储存设备120通信。

联网设备101-103可包括任何能够传输对象以存储在储存设备120中的计算系统。联网设备101-103均可包括处理系统、通信接口、储存系统、用户接口或一些其他计算元件。联网设备101-103中的每一个可以是计算机、智能手机、电子书、移动因特网应用、媒体播放器、游戏控制台或一些其他计算装置-包括其组合。

网络110配置为给联网设备101-103提供通信服务并允许设备连接至储存设备120。网络110可包括交换器、接入节点、因特网路由器、网络网关、应用服务器、计算机系统、通信链路或一些其他类型的通信装置-包括其组合。

储存设备120配置为存储从多个联网设备传送的对象。除了储存介质125之外，储存设备120可包括处理系统、储存控制器、网络接口控制器(NIC)、存储器或其他储存相关系统。储存设备120配置为从联网设备101-103取得对象并利用PBA将对象存储至储存介质125。

通信链路130-133使用金属、玻璃、空气、空间或一些其他材料作为传输介质。通信链路130-133可采用各种通信协议，例如时分复用(TDM)、互联网协议(IP)、以太网、通信信令、码分多址(CDMA)、仅演进数据(EVDO)、微波存取全球互通(worldwideinteroperabilityformicrowaveaccess，WIMAX)\全球移动通信系统(GSM)、长期演进(LTE)、无线保真(WIFI)、高速分组接入(HSPA)\或一些其他通信格式-包括其组合。通信链路130-133可能是直接链路或可包括中间网络、系统或设备。

现在转到图2，图2示出了用于利用PBA将对象存储到储存介质的操作200。在操作中，储存设备120至少包括NIC、处理系统、储存控制器和储存介质125，以存储从联网设备101-103传输的对象。为了便于对象的储存，处理系统配置为执行操作200。操作200包括识别储存介质125的介质特征(201)。在一些实施例中，储存设备120上的储存控制器确定介质特征并将这些特征传回处理系统。这样的介质特征可包括介质的叠瓦式信息、介质的运行状况信息、介质的空间可利用性以及除此之外的其他各种特征。一旦识别出，处理系统就可使用该特征来识别存储位置。

在本操作中，对于经由网络接收并与网络存储请求相关联的给定对象，处理系统配置为基于介质特征识别该给定对象的多个PBA(202)。在一些实例中，该多个PBA允许对象顺序存储在储存介质中，避免该对象分散在多个位置。然而，应当理解，该多个PBA可包括储存介质上的任何地址。一旦确定PBA，储存设备120就配置为启动对象从存储器到储存介质的传输(203)。

对于示例性的实施例，联网设备101可能需要将对象存储在储存设备120上。在对象利用存储请求传递到储存设备120之前，储存控制器配置为采集储存介质125相关的介质特征并将这些特征传递到处理系统。一旦采集到这些特征，储存设备120接着就准备从各种联网设备接收对象。利用本实施例，联网设备101可传输对象以存储在储存设备120上。设备120上的NIC配置为接收对象并将对象传输到处理系统以识别该多个PBA用于存储对象。这些PBA接着用于经由数据块将对象存储在储存介质中。

转到图3，包括了图3，以说明利用PBA将对象存储到储存设备的系统300。图3包括储存设备301-303、网络340和联网计算设备330。储存设备301-303包括处理系统311-313、储存控制器315-317以及储存介质320-322。联网计算设备330进一步包括对象335，其可由设备330存储或操作。

在操作中，储存控制器315-317配置为采集有关储存介质320-322的介质特征。这些介质特征可能包括关于储存介质中驱动方面的叠瓦式信息、储存介质的健康状况、储存介质上空间的可利用性以及除此之外的其他可能介质特征因素。叠瓦式或瓦片式磁记录允许相对较宽的磁道写入储存介质，并允许后续写入的磁道部分重叠先前的磁道。通过监控储存介质320-322中的叠瓦式，储存控制器315-317可确保到介质的新写入不会重叠或破坏已存储在驱动器中的先前的对象。

一旦介质特征已被确定，储存控制器315-317被配置为将该特征传递到处理系统311-313以启动输入对象的PBA确定。使用图3作为示例，来自联网计算设备330的对象335被指导为存储在储存设备303上。为了完成该任务，对象335连同储存请求一起经由网络340递送到储存设备303。储存设备303被配置为利用NIC或其他类似网络接口接收对象并将对象提供给处理系统313。处理系统313设计为基于储存控制器317采集的介质特征识别对象335的多个PBA。一识别出PBA，处理系统313可启动将对象335储存至储存介质322。

在一些示例中，储存设备303可包括在处理系统313和储存控制器317之间的共享存储器。该共享存储器允许处理系统将对象置于存储器中并且允许该储存控制器直接从存储器中取出该对象。在其他例子中，储存设备303可包括处理系统313和储存控制器317的多个存储器系统。这样，处理系统313和储存控制器317不能利用共享存储器共享对象或PBA。

此外，处理系统311-313每一个可包括一种配置为组织和管理对象储存的文件系统。这些文件系统负责控制从储存介质储存及取回该对象。因此，处理系统中的文件系统可负责基于介质特征识别该多个PBA。

尽管在本例中示出三个储存设备，但应当理解，系统300可包括任意多种储存设备以存储对象。在一些例子中，储存设备可包括储存阵列，其中每个单独设备均配置作为网络附加储存元件。

图4示出用于利用PBA和介质特征来存储对象的储存系统400。储存系统400是储存设备120的一种示例，但也可能存在其他示例。储存系统400包括网络接口控制器(NIC)401、储存存储器410、储存电路420和储存介质430。储存电路420进一步包括储存处理系统421和储存控制器423。

在操作中，储存控制器423被配置为识别储存介质430的介质特征。储存介质430可包括非瞬时计算机可读储存介质，例如磁盘驱动器、闪存驱动器、数据储存电路或一些其他硬件存储器装置。储存介质430可包括单个设备或可分布在多个设备上。在一些示例中，储存控制器423采集的介质特征包括多种储存因素，包括在各种其他因素中的介质的叠瓦式特征、介质内的可利用空间和介质的运行状况特征。这些特征可传递到储存处理系统421中的对象系统以识别要存储在储存系统400中的对象的物理块地址位置。

在一些例子中，存储处理单元421和关联的文件系统可配置为追踪能补充储存控制器423提供的信息的介质特征。这些补充的介质特征可包括有关先前用于存储对象的地址信息、有关储存介质430中剩余的空间的信息或任何其他在确定输入对象PBA中有用的信息。一旦识别出，补充特征可与介质特征一起从储存控制器423执行以确定输入对象的PBA.

在示例性的示例中，诸如输入对象450的对象递送到储存系统450以存储到储存介质430上。储存系统400配置为在网络接口控制器401接收对象和存储请求。网络接口控制器401将储存系统400连接至计算机网络，允许该系统与一个或多个需要在计算系统上储存的其他计算设备通信。一旦在网络接口控制器401接收，对象450接着就传递到储存处理系统421。一接收到对象450和储存请求，处理系统421被配置为基于介质特征识别给定对象的多个PBA。一旦识别出位置，储存处理系统421就接着启动对象在储存介质430内的储存。

在一些示例中，当对象传递到处理系统421时，该对象被放置于储存存储器410中直到其可放置于储存介质430中。在本示例中储存存储器410配置为共享存储器，其允许访问储存处理系统421和储存控制器423。因此，一旦识别出放置于储存存储器410中的对象的PBA，该对象可由储存控制器423从储存存储器410中取出并放置于储存介质430中。

一旦对象存储在储存介质中，储存控制器423和储存处理系统421就可进一步基于最近存储的对象更新或识别介质特征。这可包括调整储存介质内的可用空间、识别该储存介质的任何新叠瓦式效果或识别储存介质上的运行状况变化。

为了进一步说明储存系统400的操作，图5包括了时序图500。如所示，储存控制器423配置为将介质特征传递到储存处理系统421。这样的介质特征可包括有关储存介质的可用存储信息、叠瓦式信息和运行状况信息。当这些特征被监控时，对象可到达NIC401，其指示将该对象存储到储存介质的请求。一旦到达，该对象就可传递到储存处理系统421以基于介质特征识别该对象的PBA并将其放置于储存存储器410中。

一识别出对象的物理块地址后，储存处理系统421配置为启动将该对象存储到储存介质。利用本示例，该对象块由储存控制器423从存储器中取出并传输至由处理系统421识别出的适合PBA。

在本例中，储存处理系统421和储存控制器423共享储存存储器410。因此，储存电路420中元件均能访问存储器。此外，一旦对象由处理系统421放置于储存存储器410中，储存控制器423就可将该对象从存储器中取出并将该对象块传输至储存介质430上的适宜PBA上。一旦传输完成，储存处理系统421和储存控制器423就可更新介质特征以反映最近存储的对象。

现在转到图6，图6示出了根据另一示例的储存系统600。储存系统600是储存设备120的一个示例，但也存在其他示例。储存系统600包括：网络接口控制器(NIC)601、处理存储器611、储存存储器613和储存电路620以及储存介质630。储存电路620进一步包括储存处理系统621和储存控制器623。

在操作中，储存系统600和对应的文件系统配置为以与图4所描述的系统400类似的方式操作。储存处理系统621配置为识别关于储存介质630的介质特征。这些介质特征在一些示例中可从储存控制器623传递到处理系统621，但也可由储存处理系统621生成。基于这些介质特征，储存处理系统配置为从NIC601接收对象650并识别出该对象的多个PBA。一旦识别出该PBA，该对象接着就可传输到储存控制器，其将处理将该对象放置于存储器所需的过程。

相比较图4所描述的系统，储存系统600包括储存处理系统和储存控制器的单独存储器。因此，一旦储存处理系统确定PBA，该对象接着就可传输到储存控制器的单独存储器模块中直到该对象块可保存在储存介质中。

现在参照图7，图7示出基于介质特征将对象存储到PBA的概览700。概览700包括通信接口702、处理系统704、储存控制器706和储存介质708。通信接口可以是网络接口控制器或配置为经由网络从其他计算设备或系统接收对象的任何其他类似通信接口。

在操作中，处理系统704配置为识别有关储存介质708的介质特征。这些介质特征可由储存控制器706采集并可补充由处理系统704确定的特征。这些介质特征可包括储存介质708中剩余的可用空间量、有关储存介质708的叠瓦式信息、有关储存介质708的运行状况信息或用于确定物理块地址以存储对象的任何其他有用信息。

使用图7作为示例，对象720从通信网络递送至通信接口702。该通信网络可允许一个或多个其他计算设备与储存介质708通信并将各种对象存储到储存介质708中。一旦该对象到达该通信接口，该对象接着就传输至处理系统704，在此介质特征将用于确定储存介质上对象的多个PBA。在一些例子中，处理系统704可配置有文件系统以组织从其他设备传输的对象。这文件系统至少部分依赖介质特征来确定对象在介质中的合适存储位置。

一旦处理系统704确定PBA，数据块形式的对象就由储存控制器706放置于储存介质708中。在一些示例中，在对象被放置于储存介质之前，对象可放置于临时储存存储器。该储存存储器允许处理系统和储存控制器访问对象。这样，处理系统可将该对象推进储存存储器中，而储存控制器可将其取出并将块形式的对象传输到适宜的PBA。

一将对象储存在储存介质708时，处理系统704和储存控制器706就可更新介质特征730以反映储存变化。此外，在一些例子中，该介质特征可周期性更新以确保该信息与储存介质的当前状态和运行状况匹配。

现在参照图8，图8示出了用于基于介质特征识别PBA的储存处理计算系统800。储存处理计算系统800是储存处理系统421和储存处理系统621的一种示例，但也存在其他示例。存储处理计算包括处理电路802和存储器系统804。存储器系统804进一步包括软件806，其配置为操作在此描述的计算系统800。

处理电路802可包括微处理器和其他从存储器系统804检索并运行软件806的电路。软件806包括配置为实现操作200的PBA模块808。处理电路802可在单个处理设备中实现，但也可分布在多个与执行程序指令相协同的处理设备或子系统上。处理电路802的示例包括：通用中央处理单元、专用处理器和逻辑设备，以及任意其他类型的处理设备。

存储器系统804可包括处理电路802可读的并能存储软件806的任何储存介质。存储器系统804可包括以任何用于储存诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据的信息的方法或技术实现的易失和非易失、可移除和不可移除介质。存储器系统804可实现为单个储存设备，但也可在多个储存设备或子系统上实现。存储器系统804可包括另外的元件，例如在一些示例中用于读取软件806的控制器。

储存介质的示例包括：随机访问存储器、只读存储器、磁盘、光盘和闪存、及其任何组合及变型、或任何其它类型的储存介质。在一些实施中，储存介质可以是非瞬时储存介质。在一些例子中，至少一部分储存介质可能是瞬时的。应当理解的是，储存介质无论如何都非传播信号。

软件806包括计算机程序指令，以便于识别输入对象存储请求的PBA。软件806也可包括固件或一些其他形式的具有在其上实施PBA识别处理200的机器可读处理指令。软件806可实现为单个应用，但也可实现为多个应用。

在一些示例中，储存处理计算系统可通信耦接至网络接口控制器、储存存储器模块和储存控制器。该网络接口控制器用于接收要经由网络存储的对象。该储存存储器模块用于在对象可递送至储存介质上的适宜位置之前临时存储对象。并且，储存控制器用于与储存介质通信以存储该对象并采集介质特征。

在操作中，软件806指导储存处理计算系统800基于介质特征识别对象的多个PBA。更具体地，软件806和PBA模块808指导处理电路802从通信耦接至储存介质的储存控制器识别介质特征。这些介质特征可包括有关储存介质内的可用空间信息、储存介质的运行状况信息和储存介质的叠瓦式状态信息。该叠瓦式状态可包括有关重叠磁道的信息，以确保新的对象不复写先前写入的磁道信息。

尽管介质特征从储存控制器采集，但应当理解的是，介质特征也可由储存处理计算系统800识别。这些特征可包括先前使用的PBA信息和储存介质上可用空间信息，除此以外的其他可能特征。此外，在一些例子中，计算系统800可配置为识别对象特征，例如：对象的大小或类型，其可用于识别储存介质中的PBA。

一旦识别出该特征，储存处理计算系统800就可准备将对象存储到储存介质上。在一些情况下，计算系统800耦接至网络接口控制器。该网络接口控制器配置为经由网络接收对象并将该对象传递到储存处理计算系统800。一旦传递，计算系统800就基于介质特征确定对象的多个PBA。

在一些示例中，在确定多个PBA期间，该对象被存储在存储器中直到其可移入最终的储存介质为止。一旦识别出PBA，计算系统800接着就可启动将对象存储到最终储存介质中。这可包括，在一些例子中，将对象从存储器传输至储存控制器，其将该对象以块形式放置于储存介质上的合适位置。

以上描述和相关附图教导本发明的最佳模式。接下来的权利要求指定本发明的范围。需要注意的是，最佳模式的一些方面可能未落入权利要求指定的本发明的范围。本领域技术人员意识到以上描述的特征可以各种方式组合以形成本发明的各种变型。因此，本发明不限于以上描述的特定实施方式，而仅仅由接下来权利要求及其等同来限定。

Claims (17)

1.一种便于基于介质特征储存至物理块地址的计算机装置，所述计算机装置包括：

处理指令，其当由所述储存处理计算系统执行时指导该储存处理计算系统：

识别储存介质的介质特征；

对于经网络接收并与网络储存请求关联的给定对象，基于所述介质特征识别所述给定对象的多个物理块地址；以及

启动将给定对象传输至储存介质上的多个物理块地址；以及

一个或多个存储所述处理指令的非瞬时计算机可读介质。

2.如权利要求1所述的计算机装置，其中，指导所述储存处理计算系统识别储存介质的介质特征的所述处理指令指导所述储存处理计算系统从通信耦接至所述储存介质的储存控制器接收介质特征。

3.如权利要求1所述的计算机装置，其中，所述介质特征至少包括有关所述储存介质的叠瓦式信息。

4.如权利要求1所述的计算机装置，其中，所述介质特征至少包括所述储存介质的可用性信息。

5.如权利要求1所述的计算机装置，其中，经由网络接收的所述给定对象在启动将所述给定对象传送至所述储存介质上的多个物理块地址之前存储在存储器中。

6.如权利要求5所述的计算机装置，其中，启动将所述给定对象传输至所述储存介质上的多个物理块地址的所述处理指令指导所述储存处理计算系统启动将所述给定对象从存储器数据传输至所述储存介质上的多个物理块地址。

7.如权利要求1所述的计算机装置，其中，所述处理指令进一步指导所述储存处理计算系统在启动传输给定对象时识别所述储存介质的另外的介质特征。

8.如权利要求1所述的计算机装置，其中，基于所述介质特征识别所述给定对象的多个物理块地址的所述处理指令指导所述储存处理计算系统基于介质特征和对象特征识别给定对象的多个物理块地址。

9.如权利要求1所述的计算机装置，其中，所述介质特征包括有关所述储存介质的磨损级别信息。

10.如权利要求1所述的计算机装置，其中所述给定对象包括文件。

11.一种用于基于介质特征存储对象的储存设备，包括：

储存控制器，配置为：

识别储存介质的所述介质特征；以及

将所述介质特征传输至处理系统，以及

处理系统，配置为：

接收所述储存介质的所述介质特征；

对于经由网络接收且与网络存储请求关联的给定对象，基于所述介质特征识别所述给定对象的多个物理块地址；以及

启动将所述给定对象传输至所述储存介质上的多个物理块地址。

12.如权利要求11所述的储存设备，其中，配置为基于介质特征识别所述给定对象的多个物理块地址的所述处理系统，被配置以基于所述介质特征和对象特征识别所述给定对象的多个物理块地址。

13.如权利要求11所述的储存设备，其中，在启动将所述给定对象传输至所述储存介质上的多个物理块地址之前，所述给定对象被存储在存储器设备中。

14.如权利要求13所述的储存设备，其中，配置为启动将所述给定对象传输至所述储存介质上的多个物理块地址的所述处理系统被配置以启动将所述给定对象从所述存储器设备传输至所述储存介质上的多个物理块地址。

15.如权利要求11所述的储存设备，其中，所述介质特征包括有关所述储存介质的磨损级别信息。

16.如权利要求11所述的储存设备，其中，所述介质特征至少包括所述储存介质的可用性信息。

17.如权利要求11所述的储存设备，其中，所述给定对象包括文件。