-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Datenspeicherung und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Implementieren einer Indirektionsaktualisierung für indirigierte (indirekte) Speichereinrichtungen, zum Beispiel für SSD (Solid State Drives), für SMR (Shingled Perpendicular Magnetic Recording) in SDD (Shingled Disk Drives) und für iPMR-Laufwerke (Indirection Perpendicular Magnetic Recording).
-
Stand der Technik
-
Viele Datenverarbeitungsanwendungen erfordern Langzeit-Datenspeicherung und typischerweise einen hohen Grad an Datenintegrität. Diese Bedürfnisse werden typischerweise durch nichtflüchtige Datenspeichereinrichtungen erfüllt. Nichtflüchtige Speicherung oder persistente Medien können durch vielfältige Einrichtungen bereitgestellt werden, am häufigsten durch DASD (Direct Access Storage Devices), die auch als Festplattenlaufwerke bzw. HDD bezeichnet werden, und vorteilhafterweise SDD zur Erzielung von hoher Spurdichte umfassen.
-
Ein SDD (Shingled Disk Drive) ist ein Festplattenlaufwerk, das magnetische Muster von Daten auf einer beschreibbaren Plattenoberfläche in sich überlappenden kreisförmigen Spuren unter Verwendung von SMR (Shingled Magnetic Recording) aufzeichnet, um höhere Spurdichte als herkömmliches PMR (Perpendicular Magnetic Recording) zu erzielen.
-
Massenspeichersysteme müssen logische Blockadressen bzw. LBA des Hosts auf physische Speicherstellen auf dem Medium abbilden. Indirektionssysteme für die Abbildung von Host auf physikalisch existieren auf mehreren Ebenen in einem Datenspeichersystem. Der Host ist gewöhnlich für das Dateisystem, einen großen indirigierten Raum, verantwortlich. Hostsysteme bewegen Daten, ohne die Daten zu einem von zwei Zwecken zu ändern: 1) Verbessern der Leistungsfähigkeit; und 2) Verringern von Metadaten-Speicherungsanforderungen. Die Windows-Plattenentfragmentierung ist ein Beispiel.
-
Mit dem Aufkommen von indirigierten Speichereinrichtungen, darunter SSD, SMR, iPMR, weisen Laufwerke ihr eigenes Indirektionssystem und nichttriviale Abbildungen von LBA auf physikalisch auf. Das Optimieren der Leistungsfähigkeit in der Speichereinrichtung kann die Wirkung der Entfragmentierungsoperation des Hostsystems negieren. Entfragmentierung kann auch signifikante Leistungsfähigkeitsprobleme für SMR-Einrichtungen verursachen, da die Fähigkeit, Daten an Ort und Stelle zu schreiben, kompromittiert wird. Zur Zeit beginnen Host-Betriebssysteme, indirigierte Einrichtungen mit Bezug auf Entfragmentierung anders zu behandeln, wodurch ihre Fähigkeit, die Leistungsfähigkeit und ihre eigenen Indirektions-Speicherungsanforderungen zu optimieren, verringert wird.
-
Die
US-laufende Nummer 12/797,683 , registriert am 10.6.2010 mit dem Titel IMPLEMENTING ENHANCED STORAGE MAPPING WITH COMPOSITION INDIRECTION FOR PERSISTENT MEDIA INCLUDING SOLID STATE DRIVES des vorliegenden Erfinders David Robison Hall offenbart ein Verfahren und ein Speicherungssystem zum Implementieren der Abbildung von Host auf physikalisch für persistente Medien, einschließlich Flash-Speicher. Es werden numerische Verknüpfungen auf mehreren Granularitäten verwendet, um die Abbildungen von Host auf physikalisch zu speichern. Eine Vielzahl von Gruppierungen, wobei jede Gruppierung eine feste Anzahl von Blöcken umfasst, wird unter Verwendung von rekursiver Verknüpfung codiert, wodurch das Speichern separater Längen überflüssig wird.
-
Es besteht eine Notwendigkeit eines effektiven und effizienten Mechanismus zur Implementierung einer Indirektionsaktualisierung für indirigierte Speichereinrichtungen, um Indirektions-Speicherungsreduktion ohne Abstriche bei der Einrichtungsleistungsfähigkeit zu erlauben.
-
Kurzfassung der Erfindung
-
Aspekte der vorliegenden Erfindung sind die Bereitstellung eines Verfahrens, einer Vorrichtung und eines Speicherungssystems zum Implementieren von Indirektionsaktualisierung für indirigierte Speichereinrichtungen, zum Beispiel für SSD (Solid State Drives), für SMR (Shingled Perpendicular Magnetic Recording) in SDD (Shingled Disk Drives) und für iPMR-Laufwerke (Indirection Perpendicular Magnetic Recording). Andere wichtige Aspekte der vorliegenden Erfindung sind die Bereitstellung von solchen Verfahren, Vorrichtungen und Speichersystemen im Wesentlichen ohne negative Auswirkung und die Überwindung einiger der Nachteile vorbekannter Anordnungen.
-
Kurz gefasst, werden ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein Speichersystem zum Implementieren einer erweiterten Indirektionsaktualisierung für indirigierte Speichereinrichtungen bereitgestellt. Ein durch einen Host erzeugter neuartiger Umabbildungsbefehl wird verwendet, um Indirektionsdaten zu speichern. Der Umabbildungsbefehl ermöglicht Umabbilden einer Menge von logischen Blockadressen bzw. LBA auf eine andere Menge von LBA. Der Umabbildungsbefehl umfasst eine Quellen-LBA, eine Länge und eine Ziel-LBA.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Die vorliegende Erfindung wird zusammen mit den obigen und anderen Aufgaben und Vorteilen am besten aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung, die in den Zeichnungen dargestellt sind, verständlich. Es zeigen:
-
1 eine Blockdiagrammdarstellung eines Speichersystems zum Implementieren einer erweiterten Indirektionsaktualisierung für indirigierte Speichereinrichungen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
-
2A einen durch einen Host erzeugten neuartigen Umabbildungsbefehl, der verwendet wird, um Indirektionsdaten zu speichern, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
-
2B schematisch Schnittstellenprotokolloperationen mit dem neuen Umabbildungsbefehl gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
-
3 und 4 Flussdiagramme von beispielhaften Operationen des Systems von 1 zum Implementieren einer erweiterten Indirektionsaktualisierung für indirigierte Speichereinrichtungen, um die Verringerung von Indirektionsspeicherung ohne Abstriche bei der Einrichtungsleistungsfähigkeit zu erlauben, gemäß Ausführungsformen der Erfindung; und
-
5 ein Blockdiagramm eines Computerprogrammprodukts gemäß Ausführungsformen der Erfindung.
-
Ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen
-
In der folgenden ausführlichen Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die beispielhafte Ausführungsformen zeigen, durch die die Erfindung ausgeübt werden kann. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
-
Die hier verwendete Terminologie dient lediglich dem Zwecke des Beschreiben bestimmter Ausführungsformen und soll die Erfindung nicht beschränken. Im vorliegenden Gebrauch sollen die Singularformen „ein”, „eine” und „das” auch die Pluralformen umfassen, sofern es der Kontext nicht deutlich anders angibt. Ferner versteht sich, dass die Ausdrücke „umfasst” und/oder „umfassend”, wenn sie in der vorliegenden Beschreibung verwendet werden, die Anwesenheit von angegebenen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten spezifizieren, aber die Anwesenheit oder den Zusatz eines oder mehrerer anderer Merkmale, einer oder mehrerer anderer ganzer Zahlen, eines oder mehrerer anderer Schritte, einer oder mehrerer anderer Operationen, eines oder mehrerer anderer Elemente, einer oder mehrerer anderer Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließt.
-
Gemäß Merkmalen der Ausführungsformen der Erfindung werden Verfahren und ein Speichersystem zum Implementieren einer Indirektionsaktualisierung für indirigierte Speichereinrichtungen bereitgestellt, um die Indirektionsverringerung ohne Abstriche bei der Einrichtungsleistungsfähigkeit zu erlauben.
-
Nunmehr mit Bezug auf die Zeichnungen ist in 1 ein allgemein mit dem Bezugszeichen 100 bezeichnetes beispielhaftes System zum Implementieren von Indirektionsaktualisierung für indirigierte Speichereinrichtungen, um die Indirektionsverringerung im Wesentlichen ohne Abstriche bei der Einrichtungsleistungsfähigkeit zu erlauben, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Das System 100 umfasst einen Hostcomputer 102, eine indirigierte Speichereinrichtung 104, wie etwa SSD, SMR, iPMR 104, und eine Schnittstelle 106 zwischen dem Hostcomputer 102 und der Speichereinrichtung 104.
-
Wie in 1 gezeigt, umfasst der Hostcomputer 102 einen Prozessor 108, ein Host-Betriebssystem 110 und einen Steuercode 112. Die indirigierte Speichereinrichtung oder das Festplattenlaufwerk 104 umfasst einen Controller 114, der mit einem Datenkanal 116 gekoppelt ist. Die Speichereinrichtung oder das Festplattenlaufwerk 104 umfasst einen Arm 118, der einen Lese-/Schreibkopf trägt, der ein Leseelement 120 und ein Schreibelement 122 umfasst.
-
Im Betrieb sendet das Host-Betriebssystem 110 im Hostcomputer 102 Befehle und Daten, die auf das Festplattenlaufwerk 104 zu schreiben sind. Als Reaktion auf die Befehle führt das Festplattenlaufwerk 104 auf der Plattenoberfläche 124 angeforderte Funktionen aus, wie etwa Lesen von Daten, Schreiben von Daten, Löschen von Daten und dergleichen. Das Schreibelement 122 schreibt magnetische Muster von Daten auf eine aufzeichnungsfähige oder beschreibbare Oberfläche 124 einer Platte 126. Die Controllerschaltung 114 bewirkt, dass das Schreibelement 122 magnetische Muster von Daten auf eine beschreibbare Oberfläche der Platte 122 in sich überlappenden kreisförmigen Spuren 128 unter Verwendung von geshingeltem Schreiben, wie etwa SMR (Shingled Perpendicular Magnetic Recording) aufzeichnet, um hohe Spurdichte zu erreichen.
-
Das Festplattenlaufwerk oder SDD 104 umfasst einen dynamischen Direktzugriffsspeicher bzw. DRAM und/oder einen statischen Direktzugriffsspeicher bzw. SRAM 130, die mit dem Controller 114 gekoppelt sind, und einen Flash-Speicher 132.
-
Gemäß Merkmalen der Ausführungsformen der Erfindung sendet das Host-Betriebssystem 110 im Hostcomputer 102 Umabbildungsbefehle, wie zum Beispiel mit Bezug auf 2A dargestellt und beschrieben. Der durch einen Host erzeugte Umabbildungsbefehl wird verwendet, um aktualisierte Indirektionsdaten zu speichern. Der Umabbildungsbefehl ermöglicht eine Umabbildung einer Menge von logischen Blockadressen bzw. LBA auf eine andere Menge von LBA. Der Umabbildungsbefehl umfasst eine Quellen-LBA, eine Länge und eine Ziel-LBA.
-
Gemäß Merkmalen der Ausführungsformen der Erfindung ist der Controller 114 mit einer Indirektionsdaten- und Aktualisierungssteuerlogik gekoppelt, die zusätzliche Indirektionsinformationen der Umabbildungsbefehle 134 gemäß der Erfindung speichert. Das Festplattenlaufwerk oder SDD 104 umfasst einen SRAM 136, der zum Beispiel einen Zeiger auf Metadaten speichert, die auf der Platte 126, der Indirektionsdaten- und Aktualisierungssteuerlogik 134 und/oder in dem Flash-Speicher 132 gespeichert sind.
-
Der Controller 114 kann verschiedene Implementierungen umfassen, zum Beispiel mit einem oder mehreren integrierten Schaltungschips hergestellt sein. Ein DVR (Digital Video Recorder), eine STB (Set-Top-Box) oder verschiedene andere Computersystemarten sind spezifische Implementierungen eines Hostcomputers 102. Obwohl der Steuercode 112 in dem Hostcomputer 102 gezeigt ist und der Controller 114 in dem Festplattenlaufwerk 104 gezeigt ist, kann der Steuercode 112 an einem beliebigen geeigneten Ort residieren, wie zum Beispiel dem Festplattenlaufwerk 104, separat von dem Hostcomputer 102, und die Controllerschaltung 114 kann an einem beliebigen geeigneten Ort residieren, separat von dem Festplattenlaufwerk 104, zum Beispiel im Hostcomputer 102 und dergleichen.
-
Die vorliegende Erfindung wird vorteilhafterweise mit verschiedenen indirigierten Speichereinrichtungen verwendet, wie zum Beispiel einem SDD (Shingled Disk Drive) mit SMR (Shingled Perpendicular Magnetic Recording) und iPMR-Laufwerken (Indirection Perpendicular Magnetic Recording) und SSD (Solid State Drives).
-
Das den Hostcomputer 102 und die dargestellte indirigierte Speichereinrichtung, das Festplattenlaufwerk oder SDD 104 umfassende System 100 ist in vereinfachter Form gezeigt, die für das Verständnis der vorliegenden Erfindung ausreicht. Der dargestellte Hostcomputer 102 soll zusammen mit der Speichereinrichtung oder SDD 104 keinerlei strukturelle oder Funktionsbeschränkungen bedeuten. Die vorliegende Erfindung kann mit verschiedenen Hardwareimplementierungen und Systemen und verschiedenen anderen internen Hardwareeinrichtungen verwendet werden.
-
Mit Bezug auf 2A ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein beispielhafter durch einen Hostcomputer 102 erzeugter neuartiger Umabbildungsbefehl mit der allgemeinen Bezeichnung durch das Bezugszeichen 200 gezeigt, der verwendet wird, um Indirektionsdaten zu speichern.
-
Der Umabbildungsbefehl 200 ermöglicht Umabbildung einer ersten Menge von ursprünglichen oder Quellen-LBA (logische Blockadressen) auf eine andere Menge von Ziel-LBA. Der Umabbildungsbefehl umfasst eine Quellen-LBA 202, eine Länge 204 und eine Ziel-LBA 106.
-
Mit Bezug auf 2B sind gemäß einer Ausführungsform der Erfindung schematisch Schnittstellenprotokolloperationen mit dem neuen Umabbildungsbefehl mit der allgemeinen Bezeichnung durch das Bezugszeichen 210 gezeigt. Wie im Block 212 angegeben, erzeugt der Hostcomputer 102 den Umabbildungsbefehl, um zum Beispiel Indirektionsverringerung ohne Abstriche bei der Leistungsfähigkeit zu ermöglichen. Die indirigierte Speichereinrichtung mit der allgemeinen Bezeichnung durch das Bezugszeichen 214, wie etwa SNR, iPMR, SSD, ist mit dem Hostcomputer 102 gekoppelt. Eine Hostschnittstelle 216 der indirigierten Speichereinrichtung 214 empfängt den Umabbildungsbefehl. Ein mit der Hostschnittstelle 216 gekoppelter Befehlsentsendungsblock 218 führt den Umabbildungsbefehl der Indirektions-Datenspeicherung mit Aktualisierungssteuerlogik zum Speichern von zusätzlichen Indirektionsinformationen des Umabbildungsbefehls zu, wie im Block 220 angegeben. Persistente Medien, wie in einem Block 222 angegeben, wie etwa HDD, Platte, SSD, Flash-Chip zum Speichern von Daten sind mit der Indirektions-Datenspeicherung mit Aktualisierungssteuerlogik 220 gekoppelt.
-
3 und 4 sind Flussdiagramme von beispielhaften Operationen des Systems von 1 zum Implementieren von erweiterter Indirektionsaktualisierung für indirigierte Speichereinrichtungen, um die Indirektions-Speicherungsverringerung ohne Abstriche bei einer Einrichtungsleistungsfähigkeit zu erlauben, gemäß Ausführungsformen der Erfindung.
-
Gemäß Merkmalen der Ausführungsformen der Erfindung erlaubt der neue Umabbildungsbefehl der Erfindung Verringerung der Indirektionsdaten, ohne die zugeordneten Daten physisch zu bewegen, so dass kein Abstrich bei der Leistungsfähigkeit resultiert. Die zugeordneten Daten könnten gegebenenfalls physisch bewegt werden, aber es ist nicht erforderlich.
-
Mit Bezug auf 3 beginnen Operationen des Systems 100 zum Implementieren von erweiterter Indirektionsaktualisierung für indirigierte Speichereinrichtungen, um die Indirektionsspeicherungsverringerung ohne Abstriche bei einer Einrichtungsleistungsfähigkeit zu erlauben, wie in einem Block 300 angegeben.
-
Wie in einem Block 302 angegeben, gibt der Host einen Umabbildungsbefehl aus, um zum Beispiel Speicherplatz zu verringern und Indirektionsdaten zur Bereitstellung erweiterter Leistungsfähigkeit umzuorganisieren. Die indirigierte Einrichtung 104 speichert aktualisierte Indirektionsinformationen, darunter Befehlsquellen-LBA, Länge und Ziel-LBA für den Umabbildungsbefehl, wie in einem Block 304 angegeben.
-
Wie in einem Block 306 angegeben verwendet bei einem Datenlesen die indirigierte Einrichtung die gespeicherte Quellen-LBA der Umabbildungsbefehls-Indirektionsinformationen zur Erzeugung von Fehlerkorrekturcode bzw. ECC, der das Lesen von Daten ermöglicht, ohne Fehlvergleichsfehler zu erzeugen. Die gespeicherte Quellen-LBA der Umabbildungsbefehls-Indirektionsinformationen, die bei der Einrastung 306 verwendet werden, stellt das LBA-Seed bereit, das während des anfänglichen Schreibens von Daten auf die Platte verwendet wird. Wie in einem Block 308 angegeben, werden normale Schnittstellenprotokoll-Befehlsoperationen fortgesetzt.
-
Gemäß Merkmalen der Ausführungsformen der Erfindung führt das System 100 gegebenenfalls einen Entfragmentierungsprozess aus, der das Umschreiben von Daten zum Beispiel in eine sequentielle Form umfasst, um zusammenhängende Teile von Laufwerkplatz zu befreien.
-
Mit Bezug auf 4 beginnen Operationen des Systems 100 zum Implementieren eines Entfragmentierungsprozesses wie in einem Block 400 angegeben. Wie in einem Block 402 angeben, werden Daten auf der indirigierten Speichereinrichtung entfragmentiert und Daten werden mit einem neuen LBA-Seed neu geschrieben, wenn die Daten bewegt werden. Indirektionsinformationen werden aktualisiert und die für einen früheren Umabbildungsbefehl für die umgeschriebenen Daten aus dem Entfragmentierungsprozess gespeicherten Alternativ-LBA-Seed-Informationen werden aus der Indirektionstabelle entfernt, wie in einem Block 404 angegeben. Wie in einem Block 406 angegeben, werden normale Schnittstellenprotokoll-Befehlsoperationen fortgesetzt.
-
Nunmehr mit Bezug auf 5 ist ein Herstellungsartikel oder ein Computerprogrammprodukt 500 der Erfindung dargestellt. Das Computerprogrammprodukt 500 umfasst ein computerlesbares Aufzeichnungsmedium 502, wie etwa eine Diskette, einen Nurlesespeicher hoher Kapazität in Form einer optisch gelesenen Compact Disk oder CD-ROM, ein Band oder ein anderes ähnliches Computerprogrammprodukt. Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium 502 speichert Programmmittel oder Steuercode 504, 506, 508, 510 auf dem Medium 502 zum Ausführen der Verfahren zum Implementieren von erweiterten Indirektionsaktualisierungen für indirigierte Speichereinrichtungen der Ausführungsformen der Erfindung in dem System 100 von 1.
-
Eine Sequenz von Programmanweisungen oder eine logische Zusammensetzung eines oder mehrerer miteinander in Beziehung stehender Module, die durch die aufgezeichneten Programmmittel oder den aufgezeichneten Steuercode 504, 506, 508, 510 definiert werden, leiten das System 100 an, um Indirektionsaktualisierungsverfahren der Ausführungsformen der Erfindung zu implementieren.
-
Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die Einzelheiten der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurde, sollen diese Einzelheiten den Schutzumfang der Erfindung, der in den angefügten Ansprüchen beansprucht wird, nicht beschränken.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
