DE102013003544A1 - Shingled-magnetic recording (SMR) disk drive for SMR device, has electronic unit which stores set of exception records as received in write commands in memory E-region, and writes set of exception records to disk E-region in sequence order - Google Patents
Shingled-magnetic recording (SMR) disk drive for SMR device, has electronic unit which stores set of exception records as received in write commands in memory E-region, and writes set of exception records to disk E-region in sequence order Download PDFInfo
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Abstract
Description
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Diese Anmeldung bezieht sich auf die am 23. Mai 2011 eingereichte, auf den Erwerber der vorliegenden Anmeldung übertragene vorläufige Patentanmeldung mit der laufenden Nummer 61/489 174, und die Vorteile dieser vorläufigen Anmeldung werden nach 35 U. S. C. 119(e) beansprucht.This application is related to provisional patent application Serial No. 61 / 489,174 filed on May 23, 2011, assigned to the assignee of the present application, and the advantages of this provisional application are claimed in 35 U.S.C. 119 (e).
Eine am 18. Juli 2011 eingereichte, auf den Erwerber der vorliegenden Anmeldung übertragene Patentanmeldung mit der laufenden Nummer 13/135 953, die hier durch Verweis aufgenommen ist, beschreibt SMR-Laufwerk-Ausführungsformen mit zweimal beschreibbaren Cache-Bereichen, die in der vorliegenden Anmeldung erwähnt sind.A patent
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Architektur von Datenspeichervorrichtungen und insbesondere überlappend beschriebene magnetische Aufzeichnungsvorrichtungen (”shingle-written magnetic recording devices” (SMR devices)).The invention relates to the field of data storage device architecture, and more particularly to overlapped magnetic recording devices (SMR devices).
Hintergrundbackground
Herkömmliche Plattenlaufwerke mit magnetischen Medien organisieren Daten in konzentrischen Spuren, die voneinander beabstandet sind. Das Konzept des überlappenden Schreibens ist eine Form der senkrechten magnetischen Aufzeichnung und wurde als ein Weg beschrieben, um die Flächendichte der magnetischen Aufzeichnung zu erhöhen. Bei einem überlappend beschriebenen magnetischen Aufzeichnungsmedium (SMR-Medium) wird ein Bereich (Band) benachbarter Spuren so beschrieben, dass er einen oder mehrere zuvor beschriebene Spuren überlagert. Die überlappenden Spuren müssen anders als herkömmlich getrennte Spuren, die in einer beliebigen Reihenfolge beschrieben werden können, in einer Sequenz beschrieben werden. Die Spuren auf einer Plattenoberfläche sind in mehrere überlappende Bereiche (auch als I-Bereiche bezeichnet) organisiert. Die Richtung des überlappenden Schreibens für einen I-Bereich kann von einem Innendurchmesser (ID) zu einem Außendurchmesser (OD) oder von OD nach ID sein. Die Platte kann auch auf derselben Fläche in beiden Richtungen überlappend sein, wobei sich die beiden Zonen in etwa am Punkt mittleren Durchmessers treffen. Die Anzahl der Spuren, die in einem Bereich einander überlappen, ist ein Schlüsselparameter für die Leistungsfähigkeit des überlappenden Schreibens. Sobald sie in einer überlappenden Struktur beschrieben wurde, kann eine individuelle Spur nicht am Ort aktualisiert werden, weil dabei die Daten in den einander überlagernden Spuren überschrieben und zerstört werden würden. Überlappend beschriebene Datenspuren werden daher vom Gesichtspunkt des Benutzers manchmal als nur am Ende anhängend beschreibbare Protokolle angesehen. Um die Leistungsfähigkeit von SMR-Laufwerken zu verbessern, wird ein Teil der magnetischen Medien einem oder mehreren so genannten ”Ausnahmebereichen” (E-Bereichen) zugeordnet, die als Staging-Gebiete für Daten verwendet werden, die schließlich in einen I-Bereich geschrieben werden. Der E-Bereich wird manchmal als ein E-Cache bezeichnet. Weil erwartet wird, dass der größte Teil der Daten in einem SMR-Laufwerk sequenziell in I-Bereichen gespeichert wird, können die Datensätze, die gegenwärtig nicht in den I-Bereichen gespeichert sind, als ”Ausnahmen” für die sequenzielle I-Bereich-Speicherung angesehen werden. Wenn Schreibvorgänge in zufälliger Reihenfolge empfangen werden, werden sie im Allgemeinen in der Empfangsreihenfolge im Platten-E-Bereich gespeichert.Conventional disk drives with magnetic media organize data in concentric tracks that are spaced apart. The concept of overlapping writing is a form of perpendicular magnetic recording and has been described as a way to increase the areal density of the magnetic recording. In an overlapping magnetic recording medium (SMR medium), an area (band) of adjacent tracks is described as being superimposed on one or more tracks previously described. The overlapping tracks, unlike conventionally separated tracks, which may be described in any order, must be described in a sequence. The tracks on a disk surface are organized into several overlapping areas (also referred to as I-areas). The direction of the overlapping writing for an I range may be from an inner diameter (ID) to an outer diameter (OD) or from OD to ID. The plate may also be overlapping in both directions on the same surface, with the two zones meeting approximately at the middle diameter point. The number of tracks that overlap one another in one area is a key parameter for the performance of the overlapping writing. Once described in an overlapping structure, an individual track can not be updated locally because it would overwrite and destroy the data in the overlapping tracks. Overlapping data tracks are therefore sometimes considered by the user to be end-to-end writable protocols. To improve the performance of SMR drives, part of the magnetic media is mapped to one or more so-called "exception areas" (E-areas) that are used as staging areas for data that is eventually written into an I-area , The E-area is sometimes referred to as an E-cache. Because it is expected that most of the data in an SMR drive will be sequentially stored in I ranges, the records that are not currently stored in the I ranges may be considered "exceptions" for sequential I range storage be considered. When writes are received in random order, they are generally stored in the receive order in the disk E space.
Das
Eine Adressendereferenzierung in der inneren Architektur der überlappend beschriebenen Speichervorrichtung ist nützlich, um den Host von den Komplexitäten in Zusammenhang mit der SMR abzuschirmen. Host-Dateisysteme verwenden herkömmlich Logikblockadressen (LBA) in Befehlen zum Lesen und Schreiben von Datenblöcken, und zwar ungeachtet der tatsächlichen Stellen (physikalische Blockadresse (PBA)), die intern von der Speichervorrichtung verwendet werden. Festplattenlaufwerke haben seit Jahrzehnten ein gewisses Maß einer LBA-PBA-Dereferenzierung, die es unter anderem ermöglicht, dass schlechte Sektoren auf der Platte guten Sektoren neu zugeordnet werden, die für diesen Zweck reserviert worden sind. Die Adressendereferenzierung ist typischerweise im Steuerungsabschnitt der Laufwerkarchitektur implementiert. Die Steuereinrichtung übersetzt die LBA in Host-Befehlen in eine interne physikalische Adresse oder eine Zwischenadresse, von der schließlich eine physikalische Adresse abgeleitet werden kann.Address dereferencing in the internal architecture of the overlapping memory device is useful to shield the host from the complexities associated with the SMR. Host file systems conventionally use logical block addresses (LBA) in instructions for reading and writing data blocks, regardless of the actual locations (physical block address (PBA)) used internally by the memory device. Hard disk drives have had some degree of LBA PBA dereference for decades which, among other things, allows poor sectors on the disk to be reassigned to good sectors that have been reserved for that purpose. The address dereference is typically implemented in the control section of the drive architecture. The controller translates the LBA in host commands into an internal physical address or an intermediate address from which a physical address may ultimately be derived.
Die herkömmliche LBA-PBA-Zuordnung für Fehler braucht nicht häufig geändert zu werden. Dagegen kann sich bei einer SMR-Vorrichtung die physikalische Blockadresse (PBA) einer logischen Blockadresse (LBA) häufig ändern. Das Dereferenzierungssystem sieht eine dynamische Übersetzungsschicht zwischen Host-LBA und den aktuellen physikalischen Stellen auf dem Medium vor. Bei einem SMR-System kann sich die LBA-PBA-Zuordnung bei jedem Schreibvorgang ändern, weil das System die physikalische Stelle auf dem Medium, an der die Host-Daten für eine LBA geschrieben werden, dynamisch bestimmt. Die Daten für dieselbe LBA werden beim nächsten Mal, wenn die Host-LBA aktualisiert wird, an eine andere Stelle geschrieben. Zusätzlich bewegt das Laufwerk selbständig Daten zwischen Schreib-Cache-Speichern im RAM, Schreib-Cache-Speichern auf der Platte, E-Bereichen auf der Platte und I-Bereichen auf der Platte. Die LBA für die Daten bleiben unabhängig davon gleich, wo die Daten auf dem Laufwerk gespeichert werden. Hintergrundprozesse, wie eine Defragmentierung, werden auch von der Vorrichtung selbständig ausgeführt, um Datensektoren von einer PBA zu einer anderen zu bewegen, während die LBA gleich bleibt. The conventional LBA PBA mapping for errors does not need to be changed frequently. On the other hand, in an SMR device, the physical block address (PBA) of a logical block address (LBA) may change frequently. The dereferencing system provides a dynamic translation layer between host LBA and the actual physical locations on the medium. In an SMR system, the LBA-PBA mapping may change each time a write occurs because the system dynamically determines the physical location on the medium where the host data for an LBA is written. The data for the same LBA will be written to another location the next time the host LBA is updated. In addition, the drive automatically moves data between write cache memories in RAM, write cache memories on the disk, e-slots on the disk, and I-slots on the disk. The LBA for the data remains the same wherever the data is stored on the drive. Background processes, such as defragmentation, are also performed by the device autonomously to move data sectors from one PBA to another while keeping the LBA constant.
Die Defragmentierung ist ein allgemeiner Ausdruck, der häufig verwendet wird, um einen Prozess des Reorganisierens von Datensätzen in einem Datei- oder einem Datenbanksystem zum Beseitigen oder Verringern der Fragmentierung zu beschreiben. In SMR-I-Bereichen nimmt, wenn Datensätze aktualisiert oder gelöscht werden, die Anzahl kleiner, freier Stellen zu, die gewöhnlich als ungültige oder ”abgelaufene” Daten bezeichnet werden. Der Prozess der Defragmentierung bewegt die Datensätze physikalisch, um sie zusammenhängender zu machen und größere und nützlichere freie Bereiche zu erzeugen. DRAM wird typischerweise beim Restaging verwendet, weil er eine effiziente Sortierung von Datensätzen in eine geeignete Sequenz ermöglicht. Bei SMR-Laufwerken ist eine effiziente Defragmentierung ein wichtiger Faktor in der Gesamtleistungsfähigkeit der Vorrichtung.Defragmentation is a generic term commonly used to describe a process of reorganizing records in a file or database system to eliminate or reduce fragmentation. In SMR I ranges, as records are updated or deleted, the number of small vacancies that are commonly referred to as invalid or "expired" data increases. The process of defragmentation physically moves the datasets to make them more coherent and to create larger and more useful free areas. DRAM is typically used in restaging because it allows efficient sorting of records into a suitable sequence. For SMR drives, efficient defragmentation is an important factor in the overall performance of the device.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Ausführungsformen der Erfindung umfassen SMR-Plattenlaufwerke, die einen nichtflüchtigen Halbleiterspeicher-E-Bereich zusätzlich zu den Magnetmedien-E-Bereichen auf der Platte aufweisen. Die Kombination eines Halbleiterspeichers und von Platten-E-Bereichen wird als hybride E-Bereiche bezeichnet. Gemäß Ausführungsformen der Erfindung kann der Halbleiterspeicher-E-Bereich für Vorgänge verwendet werden, die als Destaging und/oder Restaging bezeichnet werden. Der Speicher-E-Bereich kann verwendet werden, um Sätze von Ausnahmedatensätzen zu sequenzialisieren und dadurch die beim Ausführen von Suchvorgängen im Platten-E-Bereich aufgewendete Zeit und Energie zu verringern. Das Verhältnis zwischen der Größe des Halbleiterspeicher-E-Bereichs und der Gesamtkapazität des E-Bereichs auf den Platten kann gemäß der Erfindung für ausgewählte Anwendungen optimiert werden, wobei Kompromisse zwischen der Leistungsfähigkeit und den Kosten verwendet werden. Beispielsweise erreicht eine Ausführungsform mit einer Speichergröße des E-Bereichs, die 10% der Gesamtkapazität des Platten-E-Bereichs beträgt, eine erhebliche Leistungsverbesserung gegenüber einer Nur-Platten-E-Bereich-Implementation und führt auch zu geringeren Kosten als sie bei einem Nur-NAND-Speicher-E-Bereich erforderlich wären.Embodiments of the invention include SMR disk drives having a non-volatile semiconductor memory E-area in addition to the magnetic media E-areas on the disk. The combination of a semiconductor memory and plate E regions are referred to as hybrid E regions. According to embodiments of the invention, the semiconductor memory E-area may be used for operations referred to as destaging and / or restaging. The memory E area can be used to sequenced sets of exception records and thereby reduce the time and energy spent in performing disk E field searches. The ratio between the size of the semiconductor memory E-region and the total capacitance of the E-region on the plates can be optimized according to the invention for selected applications, using tradeoffs between performance and cost. For example, an embodiment having a storage area of the E-area that is 10% of the total capacity of the disk E-area, achieves a significant performance improvement over a disk-only E-space implementation, and also results in a lower cost than a Nur NAND memory E range would be required.
Gemäß einer Ausführungsform wird zuerst ein Satz ankommender Schreibausnahmen in dem Halbleiterspeicher-E-Bereich gespeichert und dann umgeordnet, bevor er in einen Platten-E-Bereich destaged wird. Die Verwendung des Halbleiterspeicher-E-Bereichs ermöglicht eine Umordnung, um die Sequenzialisierung zu verbessern und die Suchvorgänge zu reduzieren, die erforderlich sind, wenn die Datensätze an den Plattenspeicher übergeben werden.In one embodiment, a set of incoming write exceptions is first stored in the semiconductor memory E area and then rearranged before being destaged to a disk E area. The use of the semiconductor memory E-area allows rearrangement to improve sequencing and reduce the number of searches required when transferring the records to disk.
Gemäß einer anderen Ausführungsform wird der nichtflüchtige Halbleiterspeicher-E-Bereich für das Restaging von Daten verwendet, die zuvor auf die Platte geschrieben worden sind und die umgeordnet werden müssen und dann auf die Platte zurückgeschrieben werden müssen, wie beispielsweise bei einem Defragmentierungsprozess. Die Ausführungsformen des Destagings und Restagings können auch gemeinsam verwendet werden.According to another embodiment, the nonvolatile semiconductor memory E-area is used for restaging data that has been previously written to the disk and that needs to be rearranged and then written back to disk, such as in a defragmentation process. The embodiments of the destaging and restaging can also be used together.
Kurzbeschreibung der FigurenBrief description of the figures
Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention
Der Host-Benutzer
Eine lockere Analogie zu dem durch die Erfindung gelösten Problem kann zur Postauslieferung hergestellt werden. Ankommende Briefe liegen in zufälliger Reihenfolge vor und müssen in zunehmend spezifischere Ziele, beispielsweise Land, Region, Staat, Postleitzahl, Postzustellungsweg, Zustellungsabfolge, sortiert werden. Es wäre sehr ineffizient, wenn ein Postbote zufällig hin und her fahren würde und Post ungeachtet der Adresse ausliefern würde.A casual analogy to the problem solved by the invention can be made for mail delivery. Incoming letters are random and must be sorted into increasingly specific destinations such as country, region, state, postal code, postal delivery route, delivery order. It would be very inefficient if a postman happened to shuttle back and forth and deliver mail regardless of the address.
Auf diese Weise werden bei dieser Analogie die Schreibausnahmen wie Briefe in einer im Wesentlichen zufälligen Reihenfolge empfangen, das Schreiben von ihnen auf eine Platte in der Eingangsreihenfolge führt jedoch später, wenn die Ausnahmen umgeordnet werden müssen, zu einer hohen Anzahl zeit- und ressourcenaufwendiger Suchvorgänge. Die Ausnahmen müssen auf verschiedene Arten organisiert werden, bevor sie wirksam in eine I-Spur in einem I-Bereich geschrieben werden können. Eine Vorsortierung hoher Ebene nach der Postleitzahl könnte mit dem Organisieren von Ausnahmen nach dem Ziel-I-Bereich verglichen werden. Andere Ebenen der Sortierung der Ausnahmen umfassen eine LBA-Sequenz. Das Sortieren der Ausnahmen gemäß der Erfindung führt zu einer kontinuierlichen Schreibleistung, die in hohem Maße von der Suchgeschwindigkeit unabhängig ist, weil die Anzahl der Suchvorgänge erheblich verringert ist.In this way, in this analogy, the write exceptions are received as letters in a substantially random order, however, writing them to a disk in the input order later, when the exceptions need to be rearranged, results in a high number of times and resource-intensive searches. The exceptions must be organized in various ways before they can be effectively written into an I-lane in an I-domain. High-level pre-sorting by zip code could be compared with organizing exceptions after the Goal I range. Other levels of sorting exceptions include an LBA sequence. The sorting of the exceptions according to the invention results in a continuous write performance that is highly independent of the search speed because the number of searches is significantly reduced.
Anders als bei dem hier Beschriebenen können allgemeine Destaging- und Restaging-Algorithmen verwendet werden, um Datenübertragungen zwischen dem NAND-E-Bereich und dem Platten-E-Bereich, die hin und her erfolgen, zu verwalten. In der folgenden Beschreibung wird der für den E-Bereich
Destaging unter Verwendung des hybriden E-BereichsDestaging using the Hybrid E-Area
Die Verwendung des NAND-Flash-E-Bereichs
An diesen ”Skip-Sequentials” wird nach dem Restaging/dem Defragmentieren ein Burst-Lesevorgang ausgeführt. Die Erfindung ermöglicht eine erhebliche Verringerung der Anzahl der zufälligen Suchvorgänge während des Defragmentierungsprozesses für den Platten-E-Bereich
Weil in einem Nur-Platten-E-Bereich-Entwurf mehr zufällige Neulesevorgänge erforderlich sind, weist er folgende Nachteile auf: a) eine schlechte Kurzsuchmechanik, b) einen höheren Sortierungszusatzaufwand, c) einen unzureichenden SRAM für große interne Warteschlangen und d) einen höheren Leistungsverbrauch. Dagegen führt die Erfindung zu weniger zufälligen Suchvorgängen, wenn während eines Restagings/einer Defragmentierung Neulesevorgänge ausgeführt werden, und sie verbessert daher jedes der vorstehend angegebenen Probleme mit dem Nur-Platten-E-Bereich-Entwurf, einschließlich der Ermöglichung erheblicher Energieeinsparungen. Wenngleich ein DRAM an Stelle des NAND-Flash verwendet werden kann, gibt es Vorteile für die Verwendung eines NAND an Stelle des DRAM. NAND ist pro MB etwa 10 Mal billiger als DRAM, und NAND ist anders als DRAM nichtflüchtig.Because more random read operations are required in a disk-only E-space design, it has the following disadvantages: a) poor short search mechanics, b) higher sort overhead, c) insufficient SRAM for large internal queues, and d) higher power consumption. In contrast, the invention results in fewer random searches when reruns are performed during a restore / defragmentation, and therefore, it improves on any of the problems with the panel-only e-scope design discussed above, including allowing for significant energy savings. Although a DRAM may be used instead of the NAND flash, there are advantages to using a NAND instead of the DRAM. NAND is about 10 times cheaper per MB than DRAM, and NAND, unlike DRAM, is non-volatile.
Der hybride E-Bereich-Entwurf ist auch weniger kostspielig als eine 100%ige Ersetzung der Platten-E-Bereiche durch einen NAND-Flash-E-Bereich. Die Erfindung ermöglicht, dass die Größe des NAND-E-Bereichs erheblich kleiner ist als die Gesamtgröße des Platten-E-Bereichs. Wie die nachstehenden Daten zeigen, wird beispielsweise durch die Verwendung einer Größe des NAND-E-Bereichs, die etwa 10% der Gesamtspeichergröße des Platten-E-Bereichs ist, eine verbesserte Leistungsfähigkeit erreicht. Die Verwendung einer 10%igen Größe des NAND-E-Bereichs verringert auch die inkrementellen Kosten auf 10% eines Nur-NAND-E-Bereich-Entwurfs. Leistungsfähigkeitsschätzungen (siehe Tabelle 1) zeigen, dass ein System mit 2 GB an für das Destaging verwendetem NAND in einem hybriden E-Bereich-Entwurf 498 IOPs erreichen kann, wobei es sich um eine vergleichbare Leistungsfähigkeit wie bei einem System mit 32 GB eines Nur-NAND-E-Bereichs (421 IOPs) handelt. Die Schätzungen in Tabelle 1 nehmen eine Benutzerkapazität von 2 TB und 4k-RW-IOPs an. IOPs steht für Ein-/Ausgabevorgänge pro Sekunde.
Die aktuelle Laufwerkstechnologie der senkrechten magnetischen Aufzeichnung (”perpendicular magnetic recording” – PMR) führt zufällige Schreibvorgänge an zufälligen Orten aus, so dass vor jedem Schreibvorgang mehr Suchvorgänge und damit mehr Latenz erforderlich sind. SMR-Laufwerke mit hybriden E-Bereichen haben schnellere zufällige Schreib-IOPs, weil während Benutzerdaten-Schreibvorgängen keine zufälligen Suchvorgänge erforderlich sind. Neue Benutzerdaten werden entweder sequenziell in eine I-Spur in einem I-Bereich oder in einen Platten-E-Bereich in einem SMR-Laufwerk geschrieben.The current perpendicular magnetic recording (PMR) drive technology performs random writes at random locations, requiring more searching and more latency before each write. SMR drives with hybrid E-arrays have faster random write IOPs because no random searches are required during user data writes. New user data is written either sequentially in an I-lane in an I-range or in a disk E-range in an SMR-drive.
Die Sequenzialisierung von Ausnahmen gemäß der Erfindung entfernt fast vollständig die Wirkung der Suchgeschwindigkeit aus der kontinuierlichen Schreibleistung. Das NAND-E-Bereich-Destage (”NED”) erreicht eine gleichwertige Leistungsfähigkeit wie der Nur-NAND-E-Bereich-Entwurf und verwendet 80%–90% weniger NAND. Wenngleich der gleiche Leistungsvorteil bei Verwendung eines entsprechend großen DRAM-E-Bereich-Puffers an Stelle des NAND möglich ist, hat der NAND-E-Bereich Vorteile gegenüber einem DRAM.The sequencing of exceptions according to the invention removes almost completely the effect of the search speed from the continuous writing power. The NAND E-Area Destage ("NED") achieves equivalent performance to the NAND-only E-Area design and uses 80% -90% less NAND. Although the same performance advantage is possible when using a correspondingly large DRAM E-area buffer instead of the NAND, the NAND-E area has advantages over a DRAM.
Die Graphik in
Die oberen 3 Linien in der Graphik sind für Neuleseraten von 200, 500 und 1000 Suchvorgängen pro Sekunde für den Nur-Platten-E-Bereich vorgesehen. Die untere Linie ist für den hybriden E-Bereich gemäß der Erfindung vorgesehen. Bei einer 1 k-Übertragungslänge und einer Neuleserate von 200 ermöglicht die Erfindung mit den vorstehenden Annahmen eine Größe des Platten-E-Bereichs, die etwa 10% der Größe eines Nur-Platten-E-Bereichs ist, die erforderlich ist, um der PMR-Leistungsfähigkeit zu entsprechen. Der Vorteil des hybriden E-Bereichs nimmt ab, wenn die Übertragungslänge zunimmt, er ist jedoch nie schlechter als ein Nur-Platten-E-Bereich. Für Laufwerke, die niedrige Neuleseraten haben oder wünschen, kann ein NAND-Destage (”NED”) verwendet werden, um Platten-E-Bereichs-Anforderungen zu verringern, wodurch es möglich wird, einen größeren Teil der Kapazität des Laufwerks I-Bereichen zur Benutzerdatenspeicherung zuzuweisen. (Bemerkung: Niedrigere Neuleseraten in einem Laufwerk als in einem anderen können sich aus Entwurfskompromissen ergeben, beispielsweise um Platz zu sparen, die Leistung beim Suchen zu minimieren oder die Kosten zu senken. Ein Beispiel wäre die Auswahl kleinerer, weniger leistungsfähiger Schwingspulen, die für die Bewegung des Stellglieds verantwortlich sind.)The top 3 lines in the graph are for read rates of 200, 500, and 1000 seeks per second for the disk-only E range. The lower line is provided for the hybrid E range according to the invention. With a 1k transmission length and a rewrite rate of 200, the The present invention assumes, with the above assumptions, a size of the disk E area that is about 10% of the size of a disk-only E range required to meet PMR performance. The advantage of the hybrid E-range decreases as the transmission length increases, but it is never worse than a disk-only E range. For drives that have or want low read rates, a NAND destage ("NED") can be used to reduce disk E-area requirements, making it possible to allocate a larger portion of the capacity of the drive to I-sections Assign user data storage. (Note: Lower read rates in one drive than another may result from design trade-offs, for example, to save space, to minimize search performance, or to reduce costs.) One example would be the selection of smaller, less powerful voice coils used for the Movement of the actuator are responsible.)
Restaging unter Verwendung des hybriden E-BereichsRestaging using the Hybrid E-Area
Der NAND-Flash-E-Bereich
Die Vorteile des Restagings unter Verwendung des NAND-E-Bereichs umfassen:
- • Verringern der DRAM-Anforderungen (
DRAM ist 10 Mal kostspieliger als NAND-Flash), beispielsweisevon 16 MB auf 64 MB DRAM. Die Größe des DRAM-Puffers spielt eine große Rolle bei den Größenanforderungen des Platten-E-Bereichs. - • Das Restaging ist eine zusätzliche Gelegenheit für das Umordnen von Ausnahmen vor dem I-Spur-Neuschreiben.
- • Reduce DRAM requirements (DRAM is 10 times more expensive than NAND flash), for example from 16 MB to 64 MB DRAM. The size of the DRAM buffer plays a large role in the size requirements of the disk E area.
- • Restaging is an additional opportunity for reordering exceptions before I-lane rewriting.
Die Balken in der Graphik in
In Fällen, in denen der Platten-E-Bereich viel größer als der für das Destaging verfügbare NAND ist, kann es vorteilhaft sein, Ausnahmen kurz vor der Defragmentierung mit einem Restaging in den NAND in diesen zurück zu speichern. Die Verschmelzung mit der I-Spur würde noch bei einer extensiven Verwendung des DRAM auftreten. Falls der E-Bereich beispielsweise 10 Mal so groß ist wie der NAND-Destage-Puffer, sind durchschnittlich 10 Suchvorgänge erforderlich, um vor der Defragmentierung alle Ausnahmen aus dem Platten-E-Bereich für eine I-Spur zurückzugewinnen. Mehrere I-Spuren von Ausnahmen sollten für jeden Suchvorgang neugelesen werden, wodurch die Pufferanforderungen erhöht werden und die Neulesekosten pro I-Spur verringert werden.In cases where the disk E area is much larger than the NAND available for destaging, it may be advantageous to store exceptions just prior to defragmentation back into the NAND with them. Fusion with the I-lane would still occur with extensive use of the DRAM. For example, if the E-Area is 10 times larger than the NAND Destage Buffer, an average of 10 searches are required to recover all disk-E exceptions for I-lane prior to defragmentation. Multiple I-traces of exceptions should be re-scanned for each search, increasing buffering requirements and reducing the re-read cost per I-lane.
Die Graphik in
Alternative Ausführungsformen und optionale Merkmale Alternative embodiments and optional features
Mehrere optionale Merkmale oder Optimierungen, die in verschiedene Ausführungsformen der Erfindung aufgenommen werden können, werden nun erörtert. Eine Option besteht darin, den Platten-E-Bereich
Eine andere Option besteht darin, den gesamten Platten-E-Bereich-Speicher als etwa 3% des Gesamtplattenspeichers auszuwählen, beispielsweise 30 GB bei einem 1-TB-SMR-Laufwerk. Weil Platten-E-Bereich-Spuren auf Kosten von I-Bereich-Spuren kommen, besteht ein Vorteil der Erfindung darin, dass die Größe des Platten-E-Bereichs niedriger sein kann als es andernfalls der Fall wäre. Die inkrementellen Vorteile einer höheren Kapazität des E-Bereichs nehmen ab, wenn eine größere NAND-Speicherkapazität verwendet wird (siehe
Wie vorstehend nahegelegt wurde, ist das Wählen des Gesamt-NAND-E-Bereich-Speichers als etwa 10% des Gesamt-Platten-E-Bereich-Speichers oder 0,3% des Gesamtplattenspeichers eine attraktive Option, um eine erhebliche Verbesserung der Leistungsfähigkeit bei vernünftigen Kosten zu erreichen. Falls der Gesamt-Platten-E-Bereich-Speicher als etwa 3% des Gesamtplattenspeichers gewählt wird und der NAND-E-Bereich 10% davon beträgt, macht der NAND-E-Bereich 0,3% des Gesamtplattenspeichers aus.As suggested above, choosing the total NAND E-Area Memory as approximately 10% of the total disk E-Area Memory or 0.3% of the total disk space is an attractive option to greatly enhance performance reasonable costs. If the total disk E area memory is selected to be about 3% of the total disk space and the NAND E area is 10% of it, then the NAND E area accounts for 0.3% of the total disk space.
Eine andere zu berücksichtigende Option besteht darin, dass der DRAM zum Puffern ankommender Schreibvorgänge verwendet werden kann, bevor entweder in den NAND und/oder die Platte geschrieben wird. DRAM- und SRAM-Speicher werden von der Festplatten-Steuereinrichtung verwendet, um beim Umordnen und Bewegen von Benutzerdaten zu helfen.Another option to consider is that the DRAM can be used to buffer incoming writes before writing to either the NAND and / or the disk. DRAM and SRAM memories are used by the disk controller to help reorder and move user data.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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DE201310003544 Withdrawn DE102013003544A1 (en) | 2012-03-02 | 2013-03-01 | Shingled-magnetic recording (SMR) disk drive for SMR device, has electronic unit which stores set of exception records as received in write commands in memory E-region, and writes set of exception records to disk E-region in sequence order |
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2013
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Patent Citations (1)
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Also Published As
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