JP4777263B2 - マスストレージアクセラレータ - Google Patents

Description

本発明は、データストレージデバイスに一般に関し、より具体的にはデュアルメディアストレージに関する。

汎用コンピュータは、マスストレージシステムを必要とする。データの直接操作のために用いられるメインメモリとは違い、マスストレージはデータを保持するために用いられる。一般に、プログラムはマスストレージに記憶され、プログラムが実行されるときに、プログラム全体またはプログラムの一部がメインメモリにコピーされる。システムがプログラムおよびそれに関連するデータの位置を特定し、マスストレージデバイスからメインメモリに転送するスピードは、システムの全体的なスピードに不可欠である。

通常のマスストレージデバイスには、フロッピーディスク、ハードディスク、光学ディスクおよびテープがある。それぞれのデバイスには、長所および短所の両方があり、これらは容量、価格、スピードおよび携帯性に関しえる。

加えて、フラッシュメモリのような他のデバイスは、不揮発性記憶を提供しえる。フラッシュメモリは、電気的に消去可能なプログラム可能な読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）の一種である。フラッシュメモリは典型的には揮発性メインメモリほど速くはないが、ハードディスクよりは速い。

本発明者は、それぞれのデバイスの長所を最大にし、それぞれのデバイスの短所を最小にするために、別個のデバイスを単一のマスストレージシステムに統合するコンセプトを以前に吟味した。例えば、本発明者は、１９９７年１２月３１日に公開されたＰＣＴ出願「Memory Device」ＷＯ９７／５００３５の発明者としても挙げられており、この出願は全ての目的のためにここで参照によって援用される。このＰＣＴ出願は、ハードディスクのような比較的、低速なアクセスのマスデータストレージデバイス、およびフラッシュメモリのような比較的、高速なアクセスのデータストレージデバイスの両方を含むメモリシステムを記載していた。同様のコンセプトは、２０００年１月１８日にDaniel AuclairおよびEliyahou Harariに発行された米国特許「Mass Computer Storage System Having Both Solid State and Rotating Disk Types of Memory」、米国特許第6,016,530号において吟味されており、この特許はその全体が全ての目的のためにここで参照によって援用される。

不揮発性フラッシュメモリデバイスを不揮発性ハードディスクと組み合わせることによって、結果として生じるマスストレージシステムは、その部分の和よりも大きくなりえる。しかし、そのようなメモリシステムは、それぞれのデータセクタのうちの１つのバージョンだけが維持されるシチュエーションに特に限定されていた。このデータセクタは、高速メモリまたは低速アクセスのマスデータストレージデバイスのうちのいずれかにおいて記憶され、論理アドレス空間を高速メモリおよび低速アクセスマスストレージデバイスの容量の和に等しくしていた。

１つ以上の集積回路チップ上に形成されたフラッシュセルのアレイを採用する、現在用いられている多くの商業的に成功した不揮発性メモリ製品が存在する。ふつう（必ずしもそうではないが）別個の集積回路チップ上にあるメモリコントローラはメモリアレイの動作を制御する。そのようなコントローラとしては典型的には、マイクロプロセッサ、ある種の不揮発性読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、揮発性ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）およびプログラミングおよび読み出し操作のあいだにデータがコントローラを通るときにデータから誤り訂正符号（ＥＣＣ）を計算するもののような、１つ以上の特別の回路がある。

典型的なフラッシュアレイのメモリセルは、共に消去されるセル群の別個のブロック群に分割される。すなわち、消去ブロックは、同時に消去可能な最小限の個数のセルの消去単位である。それぞれの消去ブロックは典型的には、データの１つ以上のページを記憶し、このページは、異なるサブアレイまたはプレーンでパラレルにプログラムされまたはリードされる。それぞれのプレーンは、典型的にはデータの１つ以上のセクタを記憶し、このセクタのサイズは、ホストシステムによって定義される。セクタの例は、磁気ディスクドライブについて設定された標準に従って、ユーザデータとして５１２バイトを含む。このようなメモリは典型的には、それぞれの消去ブロック内で１６、３２またはそれより多いページで構成され、それぞれのページは１つまたはいくつかのホストセクタデータを記憶する。

プログラミングおよびリード動作のあいだの並列性の度合いを増すために、アレイは、ふつうプレーンと呼ばれるサブアレイに典型的には分割される。それぞれのプレーンは、並列動作を可能にするためにそれ自身のデータレジスタおよび他の回路を含み、それによってデータのセクタは、同時に全てのプレーンにプログラムされ、またはそれらからリードされえる。単一の集積回路上のアレイは、物理的にプレーンに分割されえ、またはそれぞれのプレーンは、別個の１つ以上の集積回路チップから形成されえる。そのようなメモリ実現例の例は、１９９８年８月２５日にLeeらに発行された「Plane decode/virtual sector architecture」米国特許第5,798,968号、および１９９９年３月３０日にLeeらに発行された「Concurrent write of multiple chunks of data into multiple subarrays of flash EEPROM」米国特許第5,890,192号に記載され、これらはその全体が全ての目的のためにここで参照によって援用される。

さらに効率的にメモリを管理するために、消去ブロックは、共にリンクされて、仮想ブロックまたはメタブロックを形成しえる。すなわち、それぞれのメタブロックは、それぞれのプレーンから１つの消去ブロックを含むように定義づけられる。メタブロックの使用は、２００２年７月２５日の公開番号WO02/058074の国際特許出願「Partial Block Data Programming And Reading Operations In A Non-Volatile Memory」に記載され、その全体が全ての目的のためにここで参照によって援用される。このメタブロックは、データをプログラミングおよびリードするために、ホスト論理ブロックアドレスによって宛先（destination）として特定される。同様に、メタブロックの全ての消去ブロックは共に消去される。そのような大きなブロックおよび／またはメタブロックによって動作されるメモリシステム中のコントローラは、ホストから受け取られた論理ブロックアドレス（ＬＢＡ）、およびメモリセルアレイ内の物理ブロックナンバ（ＰＢＮ）の間の変換を含む多くの機能を実行する。ブロック内の個別のページは、典型的にはブロックアドレス内のオフセットによって特定される。

このタイプのフラッシュメモリシステムは、携帯アプリケーションにおけるマスストレージデバイスとしてふつう用いられる。フラッシュメモリデバイスは、論理インタフェースを介してＡＴＡのようなプロトコルを用いてホストシステムと通信し、しばしばリムーバブルカードの形態をとる。商業的に入手可能なカードのいくつかは、コンパクトフラッシュ^ＴＭ（ＣＦ）カード、マルチメディアカード（ＭＭＣ）、セキュアディジタル（ＳＤ）カード、スマートメディアカード、パーソネルタグ（Ｐ−Ｔａｇ）およびメモリスティックカードである。ホストは、パーソナルコンピュータ、ノートブックコンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、さまざまなデータ通信システム、および同様のタイプの装置を含む。メモリカード実現例の他に、このタイプのメモリは、代替として、さまざまなタイプのホストシステム内に組み込まれえる。

マスストレージデバイスを改良する継続された努力がなされている。

本発明は、一般に第１ストレージデバイス、第２ストレージデバイスおよびストレージコントローラを含むデータストレージシステムを提供する。第２ストレージデバイスは、第１ストレージデバイスよりもより低速な平均アクセスタイムおよびより大きい容量を有する。平均アクセスタイムは、そのデバイスがデータをリードまたはライトし始める前に必要な平均遅延である。

ある実施形態において、ストレージコントローラは、データの第１部分を第１ストレージデバイスに、データの第２部分を第２ストレージデバイスに導くよう動作可能である。他の実施形態において、ストレージコントローラは、データの第１部分を第１ストレージデバイスから、データの第２部分を第２ストレージデバイスから取り出す。

典型的には、データの第１部分は、連続的なデータストリーム中のデータの第１部分である。同様に、データの第２部分は、そのデータストリームの残りの部分である。データの第１部分の位置およびデータの第２部分の位置に関する情報を保持するためには、テーブルがふつう用いられる。

他の実施形態において、データは、まずデータアドレスにライトするためのライトコマンドをホストシステムバスから受け取ることによって記憶される。データの第１部分が第１ストレージデバイスにそれから記憶される。第１デバイスに前記データの第１部分が完全に記憶される前に、第２ストレージデバイスがデータをライトできるよう準備される。第２ストレージデバイスが準備できた後、第２ストレージデバイスにデータの残りの部分が記憶される。

さらに他の実施形態において、リードコマンドがまずホストシステムバスから受け取られる。データストレージシステムはそれから、データの第１部分が第１ストレージデバイス上に存在するかを決定する。もしデータが第１ストレージデバイス上に存在するなら、データの第１部分が第１ストレージデバイスからリードされる。データの第１部分をリードすることの完了の前に、第２ストレージデバイスがデータの残りの部分をリードできるよう準備される。そうでなければ、もしデータの第１部分が第１ストレージデバイス上に存在しないなら、データの第１部分およびデータの残りの部分の両方は第２ストレージデバイスからリードされる。

本発明の他の局面および優位性は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明から明らかになろう。図面は例示的に本発明の原理を示す。

本発明は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明によって容易に理解されよう。
図面において同様の参照番号は同様の構成要素を示すことが理解されよう。また図中の描写は必ずしも正しい縮尺ではないことが理解されよう。

以下の記載において、本発明の完全な理解を提供するために多くの具体的な詳細が述べられる。しかし、本発明はこれら特定の詳細の一部または全てがなくても実施されえることが当業者には明らかだろう。あるいは、よく知られたプロセスステップは、本発明を不必要にぼかさないために詳細には記載されていない。

本発明は、それぞれ長所および短所を有する２つの別個のマスストレージデバイスを組み合わせることによって、補助メモリともふつう呼ばれる、従来のマスストレージデバイスを一般に改良する。例えば、フラッシュは、ハードドライブより速いアクセスタイムを有するが、ふつうはハードドライブほどの記憶容量を有しない。当業者には理解されるように、一方が他方よりも速いアクセスタイムを有する限り、任意の２つの不揮発性記憶装置が本発明では用いられえる。記憶デバイスに適用されるように、アクセスタイムは、ストレージデバイスがデータリクエストを受け取る時と、そのストレージデバイスが実際にそのデータをリードおよび／またはライトし始める時との間の時間としてふつう定義される。例えば、ハードまたはフロッピーのいずれのディスク上のデータについても、アクセスタイムは、一般には、コマンドオーバヘッドタイム（command overhead time）、シークタイム（seek time）、セトルタイム（settle time）、およびレイテンシ（latency）の和に等しい。

シークタイムおよびレイテンシがディスクのアクセスタイム全体を支配する。ディスクのシークタイムは、リード／ライトヘッドがあるトラックから他へと移動するのにかかる時間である。ハードディスクについては、これは典型的には、隣接するトラックへのシークの場合、１ミリ秒であり、フルストロークのシークについては１５ミリ秒（内側から外側トラックへのシーク、またはその逆）およびランダムシークの平均は１０ミリ秒である。レイテンシは、いったんヘッドがアドレスされたトラック上に位置してから、プラッタ上のアドレスされたセクタがヘッドまで回転する時間であり、ディスクの回転速度の関数である。７２００ｒｐｍの回転速度については、レイテンシは、平均４．１４ミリ秒であり、最大８．３ミリ秒である。

対照的に、典型的なフラッシュディスクデバイス上では、データのセクタは、約３０μＳでデバイスに転送され、８セクタがフラッシュメモリ中ではパラレルに２００μＳでプログラムされえる。これは、約１６ＭＢ／ｓのバーストライトスピードを提供し、ここで８セクタが２５０μＳ毎に書き込まれえる。しかし、デバイスは、ガーベジコレクション、データのブロックを完成させるためのデータセクタのリロケーション、およびブロック消去のような、管理上の動作もときどき実行しなければならない。したがって、８個のセクタをプログラムするための実効時間は、時としてこれよりもかなり長くなりえる。したがって、フラッシュの持続されたライトレートは、約１５ＭＢ／秒でありえる。もちろん、他のセクタ転送およびパラレルプログラミングスキームもフラッシュディスクデバイスでは採用されえ、異なる動作スピードを与えうる。

図１Ａは、本発明を利用しえる例示的汎用コンピュータシステム１００を示す。要素は、コンピュータ１０５、マウス１１０およびキーボード１１５のようなさまざまな入力デバイス、およびモニタ１２０およびプリンタ１２５のようなさまざまな出力デバイスを含む。

図１Ｂは、その本質的な要素を示す図１Ａのコンピュータシステム１００の要約された表現を示す。単一の要素１３０は、マウスおよびキーボードのようなユーザがコンピュータシステム１００と相互対話することを可能にする入力デバイスを示す。同様に、単一の要素１３５は、モニタおよびプリンタのようなコンピュータシステム１００が達成したことを表示する出力デバイスを示す。コンピュータシステム１００の中心は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）１４０であり、命令を実行する要素である。メインメモリ１４５は、典型的には揮発性であり、ＣＰＵ１４０に実行されるべき命令およびその命令によって操作されるべきデータを提供する。これらの要素１３０、１３５、１４０、および１４５はこの技術分野ではよく知られている。

改良されたマスストレージデバイス１５０は、コンピュータ１００が持続的に大量のデータを保持することを可能にする。要素１３０、１３５、１４０、１４５、および１５０は、互いにホストバス１５５を介して情報を交換できる。

図２Ａは、本発明のある実施形態による改良されたマスストレージデバイス１５０Ａを示す。２つのマスストレージデバイス、フラッシュメモリシステム２０５およびハードドライブ２１０は、並列に接続される。フラッシュメモリシステム２０５は、フラッシュメモリアレイ２１５およびフラッシュコントローラ２２０を含む。ハードドライブ２１０は、磁気ハードディスク２２５およびディスクコントローラ２３０を含む。それぞれのコントローラ２２０および２３０は、それぞれのメモリタイプについて特定の動作を管理する。例えば、フラッシュコントローラ２２０は、全てのデータセクタの論理・物理マッピングおよび全てのフラッシュメモリ管理を制御し、それによりフラッシュコントローラ２２０およびフラッシュメモリアレイ２１５の間のインタフェース２５０が物理的なインタフェースになるようにする。ディスクコントローラ２３０は、リードおよびライトのための磁気ハードディスク２２５の動作を管理する。コントローラ２２０および２３０の両方は、論理インタフェース２６０および２６５を介してルータ２３５に接続する。

ホストインタフェース２４０およびストレージコントローラ２４５は、両方ともルータ２３５の上流に配置され、ルータは、データおよび制御情報が、ホストインタフェース２４０と、ディスクコントローラ２３０またはフラッシュコントローラ２２０のいずれかとの間でいずれかの方向へ渡されることを可能にする。加えて、ルータ２３５は、ディスクコントローラ２３０およびフラッシュコントローラ２２０の間でいずれかの方向へデータの転送を制御しえる。このような転送は、スタンドアローン動作としてなされえる。代替として、このような転送は、ホストインタフェース２４０およびマスストレージコントローラ２２０または２３０のうちの１つの間でいずれかの方向へのデータ転送と共になされえる。ルータ２３５は、このようなデータ転送についての制御論理を組み込みえる。

ホストインタフェース２４０は、ホストバス１５５への直接インタフェースを提供し、ホストバス１５５上で用いられる特定のプロトコルについての全てのサポートを提供しえる。ホストインタフェース２４０、ディスクコントローラ２３０および磁気ハードディスク２２５によって形成されるサブシステムは、ホストインタフェース２４０、フラッシュコントローラ２２０およびフラッシュメモリアレイ２１５によって形成されるサブシステムと共に、それぞれ完全なマスデータストレージシステムを形成する。ルータ２３５は、ホストインタフェース２４０から変更を加えることなくデータおよび制御信号を通しえ、またはコントローラ２２０および２３０と通信するための代替のプロトコルを確立しえる。ルータ２３５およびマスストレージコントローラ２２０または２３０間のインタフェース２６０および２６５は、ＡＴＡのような標準的プロトコルでありえ、または改良されたマスストレージデバイス１５０のために定義された特別なインタフェースでありえる。インタフェース２６０および２６５は典型的には、フラッシュメモリシステム２０５およびハードドライブ２１０中のデータの個別のセクタにランダムリードおよびライトアクセスを提供する論理インタフェースであり、それぞれの記憶メディアの物理的特性に依存しない。

加えて、フラッシュコントローラ２２０は、フラッシュメモリアレイ２１５の予約された領域への直接アクセスを行うために、インタフェース２６０上で特別のコマンドまたは操作をサポートしえ、これはストレージコントローラ２４５Ａによって用いられるテーブルおよび情報ログの記憶のために用いられえる。代替として、ストレージコントローラ２４５Ａは、そのようなテーブルおよびログのためのそれ自身の不揮発性メモリを有してもよい。

ストレージコントローラ２４５Ａは、ホストインタフェース２４０およびマスストレージコントローラ２２０および２３０の間の情報の転送を指令するインテリジェントコントロールユニットである。ストレージコントローラ２４５Ａは、フラッシュメモリシステム２０５またはハードドライブ２１０へのデータの記憶またはそれからのデータのリードを調整する。ストレージコントローラ２４５Ａは、フラッシュメモリアレイ２１５中に記憶された情報のためのアドレステーブルを保持しえる。

揮発性メモリは、ホストインタフェース２４０、ルータ２３５、フラッシュコントローラ２２０またはディスクコントローラ２３０を含む改良されたマスストレージデバイス１５０の要素の多くにおいてバッファまたはキャッシュメモリとして機能する。単一の揮発性メモリがさまざまな要素において動作するようスケジューリングされてもよく、または別個の揮発性メモリ群がそれぞれの要素の専用として機能してもよい。

他の実施形態において、コントローラ２２０および２３０の機能は、統合化されたコントローラデバイスにおいて、ルータ２３５と共にマージされる。このデバイスは、記憶コントローラ２４５およびホストインタフェース２４０も含みえる。しかし、このようなコンフィギュレーションは、新しいコントローラユニットの製造を必要とする。したがって、コントローラ２２０および２３０のうちのいずれかまたは両方は、単にメモリデバイス中には含まれない。このようなコンフィギュレーションは新しい制御回路が開発されることを必要とするが、要求される全要素の数も減らしえる。

図２Ｂは、本発明の他の実施形態による改良されたマスストレージデバイス１５０Ｂを示す。この改良されたマスストレージデバイス１５０Ｂは、図２Ａの改良されたマスストレージデバイス１５０Ａにおけるのと同じハードドライブ２１０の要素を維持するが、図２Ａのストレージコントローラ２４５Ａのメイン機能と共にルータ２３５およびホストインタフェース２４０の機能を含むストレージコントローラ２４５Ｂを用いる。論理インタフェース２６０はなくされ、フラッシュメモリアレイ２１５Ｂへ直接の物理インタフェース２７５によって置き換えられている。このような構成においては、ディスクアクセラレータ２５０は、好ましくは、ハードドライブ２１０へのＡＴＡインタフェース上のフロントエンドキャッシュであるか、またはハードドライブ２１０の既存の要素を利用するためにハードドライブ２１０のアセンブリに統合されえる。この実施形態において、フラッシュコントローラ２２０の機能は必要とされず、フラッシュメモリアレイ２１５Ｂは、論理データ記憶デバイスの一部を形成しないが、物理記憶として直接に用いられる。これはデータのストリームの一時記憶には特に適する。

用いられる具体的なアーキテクチャにかかわりなく、ディスクアクセラレーションは、第２ストレージデバイスがレイテンシを起こしているあいだに、一般に「ヘッド」データを第１ストレージデバイスにライトおよび／またはそれからリードすることによって達成されえる。図２Ａおよび図２Ｂに示される実施形態において、フラッシュメモリアレイ２１５は、磁気ハードディスク２２５よりも相当少ないレイテンシしか起こさない。磁気ハードディスク２２５のリード／ライトヘッドが適切に位置するまで待つ代わりに、データストリーム（「ヘッドデータ」）の初期位置は、フラッシュメモリシステム２０５のフラッシュメモリアレイ２１５に書き込まれる。いったん磁気ハードディスク２２５がデータを受け入れる準備ができると、残りの部分（「ボディデータ」）がハードドライブ２１０の磁気ハードディスク２２５に書き込まれる。それと共に、ヘッドデータおよびボディデータは、単一のデータフラグメントをなす。データフラグメントは、第２ストレージデバイスが非トリビアルなアクセスタイムを生じるデータのバーストとして定義されえる。磁気ハードディスク２２５の場合、データフラグメントは、先行データと不連続なためにハードドライブ２１０にシークタイムおよび／またはレイテンシを起こすシーケンシャルなデータとして記述されえる。

改良されたマスストレージデバイス１５０がどのように利用されるかに依存して、ヘッドデータのサイズは、必要に応じて計算されてもよく、または単に標準的なサイズでありえる。標準的なサイズは、ハードドライブ２１０の平均シークタイム、フラッシュメモリアレイ２１５のサイズ、および／またはガーベジコレクション動作の結果大きく延びた実効的プログラミングタイムが発生する前にライトされえる論理的に連続なセクタを含む、多くのファクタに基づきえる。

図３Ａは、ハードドライブアドレス空間３１５およびフラッシュアドレス空間３２０中のヘッドデータ３０５およびボディデータ３１０の要約された表現を示す。ヘッドマッピングテーブル３２５は、ストレージコントローラ２４５Ａまたは２４５Ｂによって用いられ、ヘッドデータ３０５およびボディデータ３１０の記憶を調整する。もしフラッシュアドレス空間３２０が充分大きければ、ヘッドデータ３０５は、フラッシュメモリアレイ２１５中に永続的に常駐しえる。しかし、もしフラッシュ空間が限られるなら、新しいヘッドデータのためのスペースを作るために、ヘッドデータ３０５がフラッシュメモリアレイ２１５から除去されることを可能にするメカニズムが実現されなければならない。

あるそのようなメカニズムは、ヘッドデータ３０５のためにディスクアドレス空間内にスペース３３０を予約しておくことを含みえる。フラッシュメモリアレイ２１５内でスペースが必要になると、ヘッドデータ３０５が予約されたスペース３３０へコピーされ、磁気ハードディスク２２５上のデータフラグメント全体が連続になるようにされえる。好ましくは、ヘッドデータ３０５をコピーをすることは、改良されたマスストレージデバイス１５０Ａまたは１５０Ｂが使用中ではないときに、バックグラウンド動作としてなされえる。このようなセクタリロケーションの頻度は、ディスクデバイスおよびフラッシュメモリデバイスの記憶容量の比、および改良されたマスストレージデバイス１５０に書き込まれる別個の連続したセクタシーケンス群の個数に好ましくは依存する。

同様に、図３Ｂは、改良されたマスストレージデバイス全体についてのアドレス空間３５０に対するディスクアドレス空間３１５およびフラッシュアドレス空間３２０の要約された表現を示す。空間がヘッドデータのためにディスクアドレス空間３１５内に予約されるので、改良されたマスストレージデバイスのアドレス空間３５０は、ディスクアドレス空間３１５に等しい。

改良されたマスストレージデバイスを用いることによるシステムパフォーマンスの向上は、図４Ａおよび図４Ｂの間の差でわかる。図４Ａは、ライトコマンド４０５がマスストレージシステムによって受け取られるときに起こる、従来のライト処理を示すタイミング図である。ここで、マスストレージシステムは、本発明によって提供されるディスクアクセラレーションを使用していない。典型的には、データは、ハードドライブ２１０のためのリード／ライトヘッドが所定位置に動き（４１５）始める時刻とほぼ同じ時にディスクキャッシュへ転送（４１０）され始める。いったんリード／ライトヘッドおよび磁気ハードディスク２２５が所定位置にくると、データは磁気ハードディスク２２５に書き込まれ（４２０）始める。典型的には、データをキャッシュから磁気ハードディスク２２５に書くのにかかる時間（４２０）は、入ってくるデータをキャッシュに転送するのにかかる時間（４１０）より長い。

図４Ｂは、ライトコマンド４０５が本発明の実施形態によるディスクアクセラレーションを用いるマスストレージシステムによって受け取られるときに起こる、ライト処理を示すタイミング図である。いくつかの異なる動作が、受け取られるライトコマンド４０５の結果として始まりえる。例えば、ヘッドデータ４２５および４３０のフラッシュメモリへの転送が開始されえる。揮発性バッファメモリは、フラッシュのような管理上の動作を必要としない。したがって、ヘッドデータをフラッシュメモリシステム２０５に記憶させること（４３０）は、ヘッドデータをバッファに転送すること（４２５）、およびそれからヘッドデータをバッファからフラッシュメモリシステム２０５に転送すること（４２５）によって、ヘッドデータをフラッシュメモリシステム２０５内に生じること（４３０）を典型的には含む。ヘッドデータ４２５および４３０が記憶されるとき、ハードドライブ２１０は、データを受け取る準備をする。もしヘッドデータのためのスペースが予約されているなら、新しいライトコマンド４３５がハードドライブ２１０に提示される。この新しいライトコマンド４３５は、リード／ライトヘッドをデータフラグメントのアドレスには導かないが、ボディデータのアドレスには導き、このアドレスは単に、ヘッドデータのためにアロケートされたスペースによってオフセットされたフラグメントアドレスである。新しいライトコマンド４３５がハードドライブ２１０によって受け取られた後、リード／ライトヘッドおよびハードディスクは適切に配置される（４４０）。

いったんヘッドデータ４２５が完全にフラッシュバッファ４２５に転送されると、ボディデータが改良されたマスストレージデバイスのディスクキャッシュ内へ記憶され始める（４４５）。したがって、ホストシステムがデータを改良されたマスストレージデバイス１５０へ転送しえるスピードは、ディスクアクセラレーションを用いないシステムと同じである。リード／ライトヘッドおよびハードディスクが所定位置にあるとき、ボディデータ４５０は、ボディデータが利用可能になるとすぐに磁気ハードディスクへ書き込まれ始めえる。図４Ｂにおいてデータフラグメントをライトするのにかかる総時間は、図４Ａにおいて必要とされる総時間より大幅に少ない。

しかし、システムパフォーマンスの全体的な向上は、フラッシュメモリアレイ２１５の容量、およびどのくらい頻繁に改良されたマスストレージデバイス１５０がアクセスされるかに依存する。フラッシュメモリアレイ２１５の容量が増すにつれて、システムパフォーマンスの効果は図５Ａに示されるように、より劇的になる。フラッシュメモリアレイ２１５が大きければ大きいほど、複数のデータフラグメントを有するアクティビティのバーストのあいだに記憶されえるデータは大きくなる。

同様に、図５Ｂは、改良されたマスストレージデバイス１５０がより多く利用されるほど、システムパフォーマンスが低下することを示す。もしマスストレージデバイス１５０が常にアクセスされるなら、ヘッドデータをフラッシュメモリアレイ２１５から磁気ハードディスク２２５に転送するのに充分な時間が存在しないことになる（転送が必要であると仮定して）。その結果、マスストレージデバイス１５０は、そのエラーハンドリングルーチンに依存して、新しいヘッドデータを受け取る前に古いヘッドデータを転送するか、またはフラッシュメモリアレイ２１５を使うのを止め、新しいデータフラグメントについてはハードドライブ２１０だけを使うかをしなければならない。もし後者のエラーハンドリングルーチンが使われるなら、システムパフォーマンスは図５Ｂに示されるようにハードドライブ２１０だけを使ったシステムと同じになるだろう。このようなエラーハンドリングルーチンは、フラッシュメモリアレイ２１５が一時的に利用可能ではない（例えば、フラッシュメモリアレイ２１５がガーベジコレクションプロセスを処理している）場合にも利用されえる。ガーベジコレクションとのコリジョンは、もしガーベジコレクション動作が、ホストデータがハードドライブ２１０に書き込まれているあいだに実行されたなら低減されえ、これは典型的にはフラッシュメモリアレイ２１５についてアクティビティがない時間である。

図６は、リングバッファ６００の形態の、フラッシュメモリアレイ２１５Ｂ中のデータのストリームにおけるセクタの記憶を整理する一方法を示す。データのセクタを書き込む現在の位置は、ライトポインタ６０５によって定義され、これは無限サイクルとしてアドレス空間を通して図３の時計回りに移動する。アドレス空間は、メタブロック（例えば６１０および６１５）によって定義され、これらは、所定の順序で、またはライトポインタ６０５が完全なメタブロックから新しい消去されたメタブロックへ移動するときに動的に決定される順序で、リンクされる（例えば６２０）。消去ポインタ６２５は、無限サイクルとしてアドレス空間を通して同様に図６で時計回りに移動する。消去ポインタ６２５によって特定されたメタブロックは、新しいデータセクタの記憶のために、ライトポインタ６０５の前に少数の消去されたメタブロックのプールが維持されるような速度で消去されていく。消去されるブロックは、リングバッファ６００中では最も古く書き込まれたデータを含む。

ヘッドデータは、サイクリックアドレス空間中に記憶され、すなわち、これは最高アドレスから最低アドレスへとインクリメントステップを提供することによってインクリメントアドレス遷移が連続的になされえるアドレス空間である。図２Ａに示された改良されたマスストレージデバイス１５０Ａの実施形態においては、サイクリックアドレス空間は、フラッシュメモリシステム２０５の論理アドレス空間の一部の中でサイクリックバッファによって提供される。図２Ｂに示される改良されたマスストレージデバイス１５０Ｂの実施形態において、サイクリックアドレス空間は、フラッシュメモリアレイ２１５Ｂの物理アドレス空間内にリングバッファ６００によって提供される。

フラッシュメモリのコストをなるべく下げるために、フラッシュメモリアレイ２１５の容量は、改良されたマスストレージデバイス１５０のためのアドレス空間全体３５０に関する全てのヘッドデータを記憶するのに必要とされる容量よりも通常は小さい。したがって、ヘッドデータの連続した記憶のためにフラッシュメモリアレイ２１５内のスペースを空けるために、ヘッドデータをフラッシュメモリアレイ２１５から磁気ハードディスク２２５上の適切な予約された空間へコピーするための条件が存在する。これが実行される手段は、改良されたマスストレージデバイス１５０によって達成されるシステムパフォーマンスの全体的向上に対する重要な効果を有しえる。

図９は、ハードドライブ２１０へのヘッドデータのコピーを管理する方法に関する、リングバッファ６００内のセクタ記憶位置のマップを示す。リングバッファ６００は、サイクリックアドレス空間を有し、その最後の物理アドレスからその最初の物理アドレスへの逆戻りを持つ。リングバッファ６００は、メタブロック９６０、９６５、９７０、９７５、９８０、９８５、９９０、および９９５を含む。セクタデータは、インクリメントライトポインタ６０５によって定義される位置においてバッファに書き込まれる。図９は、バッファ９１０のトップとしてアサインされるライトポインタ６０５を含むメタブロック９６０で、移動するリニアアドレス空間としてこのサイクリックアドレス空間を示す。サイクリックバッファ６００においてライトポインタ６０５の直前のメタブロック９９５は、バッファ９４０のエンドとしてアサインされる。消去ポインタ６２５は、消去のための次のターゲットブロックを定義し、バッファ中のヘッドデータエントリの最後も定義する。消去ポインタ６２５およびバッファ９４０のエンドの間のメタブロックは、消去された状態にある。

有効なヘッドデータは、消去ポインタ６２５によって特定されたメタブロック９９０からコピーされ、メタブロック９９０の消去を可能にする。ヘッドデータ３０５は、もしそれがリングバッファ６００に書き込まれてから読み出されたことがなければ、磁気ハードディスク２２５上の対応する予約された空間３３０にコピーされる。しかし、ヘッドデータ３０５は、もし書き込まれてから読み出されたなら、ライトポインタ６０５においてフラッシュメモリに再びコピーされえ、したがってリングバッファ６００内に保持されえる。これにより、ホストシステムによって読み出される可能性が高いヘッドデータが、リングバッファ６００内に利用可能なまま残ることを可能にする。有効なヘッドデータは、ヘッドマッピングテーブル３２５、およびデータセクタそのもののヘッダ中の論理アドレス情報を用いて特定されえる。もし有効なヘッドデータが、メタブロック９９０および他のメタブロックの間の境界と重なるなら、ヘッドデータ全体がそのままコピーされる。

しかしヘッドデータは、同じ論理アドレスについてのより最近のヘッドデータがリングバッファ６００内の他のどこかに存在するために無効でありえる。この場合、ヘッドデータは、メタブロック９９０の消去の前にコピーされる必要はない。

消去ポインタ６２５によって特定されたもの以外のメタブロックには、コピーアヘッド操作が実行されえる。これは例えば、ホストによって要求されてハードディスク２２５へのコピー操作が一時的にディスクアクセスによって妨げられるあいだの、フラッシュメモリアレイ１１５へのコピー操作が継続することを可能にする。フラッシュコピーポインタ９１５およびディスクコピーポインタ９０５は、次に必要とされるコピー操作の位置を特定するために用いられる。消去ポインタ６２５およびコピーポインタ９０５および９１５の間に位置する有効なヘッドデータは、その必要とされるコピー操作が全て実行されていなければならない。リングバッファ６００内にはできるだけ多くの有効なヘッドデータを記憶することが望ましいので、実行されるそのようなコピーアヘッド操作の程度には制限が設けられている。ディスクコピーリミット９２０およびフラッシュコピーリミット９３０は、ディスクコピーポインタ９０５およびフラッシュコピーポインタ９１５が消去ポインタ６２５より前に移動しえる最大限度を定義する。

メタブロック消去は、消去ポインタ６２５によって特定されるメタブロックに制限される必要はない。例えば、もし消去ポインタ６２５におけるメタブロック９９０がさらなるフラッシュコピー操作を必要とするなら、消去ポインタ６２５およびディスクコピーポインタ９０５の間のメタブロック９８０は、既に未コピー有効データを含まず、メタブロック９８０はただちに消去されえる。この場合、リングバッファを形成するようメタブロックがリンクされる順序を定義するブロックリンクテーブルが変更され、新しく消去されたメタブロック９８０を消去ポインタ６２５より下に移動しえる。

ヘッドデータのコピーは、可能である限りバックグラウンドタスクとして実行される。フラッシュメモリアレイ２１５へのコピーは、ホスト・ディスクまたはディスク・ホストデータ転送と同時に実行されえる。代替として、もし完全なメタブロックがコピーされなければならないなら、実際のデータは動かされる必要はない。ブロックリンクテーブルは、単にバッファ内でのデータをリロケートするよう変更されえる。高速ディスクコピーは、ホストインタフェースが非アクティブであるときに、リングバッファ６００およびハードディスクキャッシュの間で実行されえる。ディスクコピーは、もしホストアクティビティが開始するなら安全にアボートされえ、後に再開または反復されえる。

フラッシュメモリアレイ２１５中に記憶される管理テーブルは、ヘッドマッピングテーブル３２５およびブロックリンキングテーブルを含みえる。ある実施形態において、ヘッドマッピングテーブル３２５は、フラッシュメモリアレイ２１５中に記憶されたそれぞれの有効なヘッドデータフラグメントについて、ただ一つのエントリしか有しない。エントリは、それから、定義された論理アドレスを持つエントリをサーチすることを可能にするために、専用のブロックにおけるヘッドマッピングテーブルセクタのセットの中に不連続な論理アドレス順で記憶される。それぞれのエントリは、改良されたマスストレージデバイス内での論理アドレス、リングバッファ内での物理アドレス、ヘッドデータのサイズ（もし固定されたヘッドサイズが用いられないなら）、書き込まれてからヘッドデータが読み出されたことを示すリードフラグ、およびヘッドデータがハードドライブ２１０にコピーされたことを示すコピーフラグのための別個のフィールド群を有しえる。ブロックリンキングテーブルは、リングバッファ６００中のそれぞれのリンクされたメタブロックについて１つのエントリを有する。エントリは、専用のブロックにおいてリンクテーブルセクタのセット中にブロックリンキング順に記憶される。新しいリンクテーブルセクタが追加されえ、それらの順序が変更されえる。それぞれのセクタはフルである必要はなく、新しいエントリが追加されえる。最後に書き込まれたリンクテーブルセクタは、専用ブロック内にある全ての有効なリンクテーブルセクタの位置およびそれらの順序を定義する情報を含みえる。

図７は、本発明の例示的実施形態による例示的ライト技術のフロー図である。７０５において、データをあるアドレスＸに書き込むために、コマンドがホストシステムバス１５５から受け取られる。７１０において、改良されたマスストレージデバイス１５０は、アドレスＸが以前にアクセスされたアドレスと連続し、したがって既存のデータフラグメントの一部であるか、または以前のアドレスとは不連続であるかを決定し、新しいデータフラグメントの開始を定義する。もしアドレスが連続であるなら、データは、既存のデータフラグメントに連続して、７１５においてハードドライブ２１０に直接に書き込まれる。もしアドレスが不連続であるなら、データを、新しいデータフラグメントのためのヘッドデータとしてフラッシュメモリアレイ２１５に書き込むための試みがなされる。

もしヘッドデータが書き込まれるなら、システムは、フラッシュメモリアレイ２１５が準備ができているかを７２０において決定する。もしフラッシュメモリアレイ２１５がなんらかの理由で利用可能でないなら、システムは単にハードドライブ２１０に７１５において書き込みえ、このフラグメントについてはアクセラレーションを実施しない。もしフラッシュメモリアレイ２１５が利用可能であるなら、次の３つの動作がほぼ同時に起こりえる。

３つの動作の最初は、シークコマンドをハードドライブ２１０に７２５において送ることである。このシークコマンドは、もしデータが最終的にハードドライブ２１０にフラッシュメモリアレイ２１５から転送されることになっているなら、ヘッドデータのサイズに等しいオフセットを考慮しなければならない。したがってハードドライブ２１０は、リード／ライトヘッドをアドレスＸ＋Ｈに位置付けるためのシークコマンドを受け取らなければならず、ここでＨはヘッドデータオフセットのサイズである。７３０において、ヘッドデータは、フラッシュメモリアレイ２１５に書き込まれる。もしリングバッファが用いられるなら、ヘッドデータはライトポインタにおいて書き込まれる。７３５において、ブロックマッピングテーブルは、ヘッドデータがフラッシュメモリアレイ２１５だけに記憶されていることを示すようアップデートされる。適切にデータを調整するために、ストレージコントローラ２４５は、磁気ハードディスク２２５中の論理アドレスおよびフラッシュメモリアレイ２１５中の物理アドレスに関する情報を有さなければならない。加えて、他の情報もブロックマッピングテーブル中に記憶されてもよい。例えば、もしヘッドサイズが可変であるなら、ヘッドのサイズも記憶されなければならない。他のフラグは図８について以下に説明される。

ヘッドデータがフラッシュメモリアレイ２１５に書き込まれ、ブロックマッピングテーブルがアップデートされるあいだ、ハードドライブ２１０は、磁気ハードディスク２２５が適切に位置付けられるのを７４０において待つ。いったん所定の位置になると、改良されたマスストレージデバイス１５０がボディデータをホストシステムバス１５５から受け取ったと仮定して、ボディデータが７４５において磁気ハードディスク２２５に書き込まれ始めえる。

図８は、本発明の例示的実施形態による例示的リード技術のフロー図である。８０５において、データをあるアドレスＸにおいて読み出すために、コマンドがホストシステムバス１５５から受け取られる。８１０において、ストレージコントローラ２４５は、アドレスＸについてのエントリがブロックマッピングテーブル中に存在するかを決定する。もしアドレスがブロックマッピングテーブル中にないなら、システムはデータをハードドライブ２１０から８１５において読み出す。それから、８２０において、システムは、フラッシュメモリアレイ２１５が書き込みの準備ができているかを決定する。もしフラッシュメモリアレイ２１５がなんらかの理由（例えばガーベジコレクション）で利用可能でないなら、プロセスは単に終了し、ディスクアクセラレーションなしのシステムとして振る舞う。しかし、もしフラッシュメモリアレイ２１５が利用可能であるなら、データがハードドライブ２１０から読み出されているあいだ、ヘッドデータはフラッシュメモリアレイ２１５から８２５においてコピーされえる。それから、８３０において、ブロックマッピングテーブルは、ヘッドデータが今はフラッシュメモリアレイ２１５上に存在することを示すようアップデートされえる。

いったんエントリがブロックマッピングテーブル中に存在すると、ストレージコントローラ２４５は、リードコマンドが８０５において受け取られた後に異なるパスをたどる。もし８１０においてアドレスがブロックマッピングテーブルにあるなら、ストレージコントローラ２４５は、ハードドライブ２１０中のボディデータのアドレスのためのシークコマンドをハードドライブ２１０に送る。本実施形態においては、ボディデータのアドレスは、ヘッドデータのサイズだけオフセットされたアドレスＸである。８４０において、ストレージコントローラ２４５は、典型的にはフラッシュメモリアレイ２１５が準備できるのを待つ。しかしある実施形態は、ヘッドのコピーがハードドライブ２１０にも存在するかを決定し、もし適切であるなら、もしハードドライブ２１０がフラッシュメモリアレイ２１５より前に利用可能になるなら単にハードドライブ２１０からデータを読み出す、追加のエラーハンドリングルーチンを有してもよい。リード技術だけを用いるある実施形態においては、ヘッドデータのコピーは常にハードドライブ中に存在する。いったんフラッシュメモリアレイ２１５が利用可能になると、ヘッドデータは、フラッシュから８４５において読み出される。８５０において、ブロックマッピングテーブル中のフラグは、テーブルエントリに対応するデータが読み出されたことを示すようセットされえる。もしリングバッファ構成が用いられるなら、そのようなフラグは、それを含むメタブロックが消去されなければならないときに、ハードドライブではなくバッファのトップへコピーすることによって、リングバッファ内にエントリが保持されることを可能にする。

ヘッドデータが完全にフラッシュメモリアレイ２１５から読み出されたあと、システムは、磁気ハードディスク２２５が正しく位置付けられるのを８５５において待たなければならない。いったん適切に位置付けられると、ボディデータは、磁気ハードディスク２２５から８６０において読み出される。

本発明は、現在、考えられるベストモードにおいて記載されてきたが、多くの改変、動作のモードおよび実施形態が可能であること明らかであり、これらは当業者の能力および技術の範囲内で、さらなる発明的活動なしに実施可能である。例えば、他のマスストレージデバイスは、フラッシュまたはハードドライブ以外の技術を用いえ、バッテリーバックアップされたＲＡＭ、光学ディスク、オボニックユニファイドメモリ（ＯＵＭ）、磁気ＲＡＭ（ＭＲＡＭ）、強誘電ポリマー、強誘電ＲＡＭ（ＦｅＲＡＭ）、シリコン・オン・インシュレータ（ＳｏＩ）などを含みえる。したがって、特許証によって保護されるべきであると意図されるものは、特許請求の範囲に記載され、特許請求の範囲の精神および範囲内に入る全ての改変物および変更物を含む。

本発明を利用できる例示的汎用コンピュータシステムを示す図である。 図１Ａの汎用コンピュータシステムの要約された表現を示す図である。 本発明の例示的実施形態による改良されたマスストレージデバイスを示す図である。 本発明の他の例示的実施形態による改良されたマスストレージデバイスを示す図である。 ハードドライブアドレス空間およびフラッシュアドレス空間内のヘッドデータおよびボディデータの要約された表現を示す図である。 改良されたマスストレージデバイスの全体に対するハードドライブアドレス空間およびフラッシュアドレス空間内の要約された表現を示す図である。 ディスクアクセラレーションを用いないシステムによってライトコマンドが受け取られるときに起こる従来のライト処理を示すタイミング図である。 本発明の例示的実施形態によるディスクアクセラレーションを用いるシステムによってライトコマンドが受け取られるときに起こるライト処理を示すタイミング図である。 フラッシュ容量が増すときのシステムパフォーマンスの効果を示す図である。 改良されたマスストレージデバイスの利用が減るときのシステムパフォーマンスの効果を示す図である。 リングバッファの定型化された表現を示す図である。 本発明の例示的実施形態による例示的ライト技術のフロー図である。 本発明の例示的実施形態による例示的リード技術のフロー図である。 図６のリングバッファ内のセクタ記憶位置のマップの図である。

Claims (32)

1. データストレージシステムであって、
   第１不揮発性ストレージデバイスと、
   前記第１不揮発性ストレージデバイスよりもより低速な平均アクセスタイムおよびより大きい容量を有する第２不揮発性ストレージデバイスであって、前記より低速な平均アクセスタイムは、前記第２不揮発性ストレージデバイスがデータをライトし始める前に必要な平均遅延である、前記第２不揮発性ストレージデバイスと、
   データの第１部分を前記第１ストレージデバイスに、データの第２部分を前記第２ストレージデバイスに送信させるよう動作可能であるストレージコントローラであって、前記データの第１部分を収めるのに充分なスペースを予約するよう前記第２不揮発性ストレージデバイスに指示すべく動作可能である前記ストレージコントローラを備え、
   前記データの第１部分は、ヘッドデータであり、前記データの第２部分は、ボディデータであり、前記データの第１部分のための前記予約されたスペースと、該データの第１部分に対応するデータの第２部分とは、連続して配置され、
   前記ストレージコントローラは、前記第１不揮発性ストレージデバイスにおいてデータの前記第１部分をリード又はライトすることを完了する前に、前記データの第２部分をリード又はライトするために準備するよう前記第２不揮発性ストレージデバイスに指示し、且つ第１不揮発性ストレージデバイスの空き容量が所定の容量より少なく、前記第１または第２不揮発性ストレージデバイス中に含まれる前記データへのアクセスがリクエストされていない場合、前記データの前記第１部分を消去するよう前記第１揮発性ストレージデバイスに指示するとともに、前記予約されたスペースに前記データの前記第１部分をライトするよう第２揮発性ストレージデバイスに指示すべく動作可能である、データストレージシステム。
2. 請求項１に記載のデータストレージシステムであって、前記第１不揮発性ストレージデバイスは、前記ストレージコントローラによって前記データの第２部分が前記第２ストレージデバイスに送信させるとき、前記データの記憶に直接関連しない操作を行う、データストレージシステム。
3. 請求項２に記載のデータストレージシステムであって、前記データの記憶に直接関連しない操作はガーベジコレクションを含む、データストレージシステム。
4. 請求項１に記載のデータストレージシステムであって、前記第２ストレージデバイスは、前記データの第１部分の全体が前記第１ストレージデバイスに送信される前に、自身の遅延の影響を受け始める、データストレージシステム。
5. 請求項１に記載のデータストレージシステムであって、前記第１ストレージデバイスは、データを物理アドレスのリングバッファ構成中に記憶する、データストレージシステム。
6. 請求項１に記載のデータストレージシステムであって、前記第１ストレージデバイスは、データを論理アドレスのサイクリックバッファ構成中に記憶する、データストレージシステム。
7. 請求項１に記載のデータストレージシステムであって、
   前記第１不揮発性ストレージデバイスは固体メモリであり、
   前記第２不揮発性ストレージデバイスは磁気ハードディスクである、
   データストレージシステム。
8. 請求項７に記載のデータストレージシステムであって、前記固体メモリはフラッシュメモリシステムである、データストレージシステム。
9. データストレージシステムであって、
   第１不揮発性ストレージデバイスと、
   前記第１不揮発性ストレージデバイスよりもより低速な平均アクセスタイムおよびより大きい容量を有する第２不揮発性ストレージデバイスであって、前記より低速な平均アクセスタイムは、前記第２不揮発性ストレージデバイスがデータをリードし始める前に必要な平均遅延である第２不揮発性ストレージデバイスと、
   データの第１部分を前記第１ストレージデバイスから、データの第２部分を前記第２ストレージデバイスから取り出すよう動作可能であるストレージコントローラであって、前記データの第１部分を収めるのに充分なスペースを予約するよう前記第２デバイスに指示すべく動作可能であり、かつ前記第２ストレージデバイス中の前記予約されたスペースに、前記データの第１部分を送るよう前記第１ストレージデバイスに続いて指示すべく動作可能である前記ストレージコントローラとを備え、
   前記データの第１部分は、ヘッドデータであり、前記データの第２部分は、ボディデータであり、前記データの第１部分のための前記予約されたスペースと、該データの第１部分に対応するデータの第２部分とは、連続して配置され、
   前記ストレージコントローラは、前記第１不揮発性ストレージデバイスにおいてデータの前記第１部分をリード又はライトすることを完了する前に、前記データの第２部分をリード又はライトするために準備するよう前記第２不揮発性ストレージデバイスに指示し、且つ第２不揮発性ストレージデバイスの空き容量が所定の容量より少なく、前記第１または第２不揮発性ストレージデバイス中に含まれる前記データへのアクセスがリクエストされていない場合、前記データの前記第１部分を消去するよう前記第１揮発性ストレージデバイスに指示するとともに、前記予約されたスペースに前記データの前記第１部分をライトするよう第２揮発性ストレージデバイスに指示すべく動作可能である、データストレージシステム。
10. データストレージシステムであって、
    ヘッドデータを記憶するよう動作可能である第１ストレージデバイスであって、前記ヘッドデータは連続したデータストリーム中のデータの第１部分である、第１ストレージデバイスと、
    前記第１ストレージデバイスよりもより低速な平均アクセスタイムおよびより大きい容量を有する第２ストレージデバイスであって、前記第２ストレージデバイスは、ボディデータを記憶するよう動作可能であって、前記ボディデータは、連続したデータストリーム中のデータの残りの部分である、第２ストレージデバイスと、
    前記ヘッドデータの位置および前記ボディデータの位置に関する情報を含むよう動作可能であるヘッドテーブルと、
    前記ヘッドテーブルを用いることによってデータ記憶リクエストを満足するよう動作可能であるストレージコントローラであって、前記ヘッドデータを収めるのに充分なスペースを予約するよう前記第２デバイスに指示すべく動作可能であり、かつ前記ストレージコントローラは、前記第２ストレージデバイス中の前記予約されたスペースに、前記ヘッドデータを送るよう前記第１ストレージデバイスに続いて指示すべく動作可能である前記ストレージコントローラとを備え、
    前記データの第１部分のための前記スペースと、該データの第１部分に対応するデータの第２部分とは、連続して配置され、
    前記ストレージコントローラは、前記第１ストレージデバイスにおいてデータの前記第１部分をリード又はライトすることを完了する前に、前記データの第２部分をリード又はライトするために準備するよう前記第２ストレージデバイスに指示し、且つ第１ストレージデバイスの空き容量が所定の容量より少なく、前記第１または第２ストレージデバイス中に含まれる前記データへのアクセスがリクエストされていない場合、前記データの前記第１部分を消去するよう前記第１ストレージデバイスに指示するとともに、前記予約されたスペースに前記データの前記第１部分をライトするよう第２ストレージデバイスに指示すべく動作可能である、データストレージシステム。
11. データを記憶する方法であって、
    データアドレスにライトするためのライトコマンドをホストシステムバスから受け取ること、
    前記ホストシステムバスからデータフラグメントを受け取ること、
    第１ストレージデバイスに前記データフラグメントの第１部分を記憶すること、
    前記第１ストレージデバイスに前記データフラグメントの前記第１部分を記憶することが完了する前に、第２ストレージデバイスがデータをライトできるよう準備させること、および
    前記第２ストレージデバイスが準備できた後、前記第２ストレージデバイスに前記データフラグメントの残りの部分を記憶すること
    を備え、
    前記第２ストレージデバイスがデータをライトできるよう準備させることは、前記データアドレスおよび前記データフラグメントの前記第１部分を記憶するのに充分大きいオフセットに等しい第２アドレスにシークコマンドを送ることを含み、
    前記データフラグメントの第１部分は、ヘッドデータであり、前記データフラグメントの残り部分は、ボディデータであり、
    前記データフラグメントの第１部分が前記第１ストレージデバイス上に存在する場合、前記第２ストレージデバイスに、前記データフラグメントの第１部分を収めるのに充分、且つ前記データフラグメントの第１部分に対応する残り部分と連続のスペースを予約すること、
    第１ストレージデバイスの空き容量が所定の容量より少なく、前記第１または第２ストレージデバイス中に含まれる前記データフラグメントへのアクセスがリクエストされていない場合、前記第１ストレージデバイスから前記データの前記第１部分を消去するとともに、第２ストレージデバイスの前記予約されたスペースに前記データフラグメントの前記第１部分をライトすることをさらに含む、方法。
12. 請求項１１に記載の方法であって、データの前記第１部分およびデータの前記残りの部分の位置に関する情報を含むヘッドテーブルをアップデートすることをさらに含む、方法。
13. 請求項１１に記載の方法であって、もし前記第１ストレージデバイスが利用可能でないなら、前記データフラグメントの全体は前記第２ストレージデバイスだけに記憶される、方法。
14. データを取り出す方法であって、
    データアドレスでデータをリードするためのリードコマンドをホストシステムバスから受け取ること、
    前記データの第１部分が第１ストレージデバイス上に存在するかを決定すること、
    もしデータの前記第１部分が前記第１ストレージデバイス上に存在するなら、
    前記データの前記第１部分を前記第１ストレージデバイスからリードすること、
    前記第１ストレージデバイスにおいてデータの前記第１部分をリードすることを完了する前に、第２ストレージデバイスが前記データの残りの部分をリードできるよう準備させること、および
    前記データの前記残りの部分をリードするよう前記第２ストレージデバイスが準備できた後、前記第２ストレージデバイスから前記データの残りの部分をリードすること、および
    もしデータの前記第１部分が前記第１ストレージデバイス上に存在しないなら、前記データの前記第１部分および前記データの前記残りの部分の両者を前記第２ストレージデバイスからリードすること
    を備え、
    もし前記データの第１部分が前記第１デバイス上に存在しないと決定されたなら、データの前記第１部分を前記第２ストレージデバイスから前記第１ストレージデバイスへコピーすることをさらに含み、
    前記データの第１部分は、ヘッドデータであり、前記データの残り部分は、ボディデータであり、
    前記データの第１部分が前記第１ストレージデバイス上に存在する場合、前記第２ストレージデバイスには、前記データの第１部分を収めるのに充分、且つ対応する前記データの残り部分と連続のスペースが予約されること、
    第１ストレージデバイスの空き容量が所定の容量より少なく、前記第１または第２ストレージデバイス中に含まれる前記データへのアクセスがリクエストされていない場合、前記第１ストレージデバイスから前記データの前記第１部分を消去するとともに、第２ストレージデバイスの前記予約されたスペースに前記データの前記第１部分をライトすることをさらに含む、方法。
15. 請求項１４に記載のデータを取り出す方法であって、
    データアドレスでデータをリードするためのリードコマンドをホストシステムバスから受け取ること、
    前記データの第１部分が第１ストレージデバイス上に存在するかを決定すること、
    もしデータの前記第１部分が前記第１ストレージデバイス上に存在するなら、
    前記データの前記第１部分を前記第１ストレージデバイスからリードすること、
    前記第１ストレージデバイスにおいて前記データの前記第１部分をリードすることを完了する前に、第２ストレージデバイスが前記データの残りの部分をリードできるよう準備させること、および
    前記データの前記残りの部分をリードするよう前記第２ストレージデバイスが準備できた後、前記第２ストレージデバイスから前記データの残りの部分をリードすること、および
    もしデータの前記第１部分が前記第１ストレージデバイス上に存在しないなら、前記データの前記第１部分および前記データの前記残りの部分の両者を前記第２ストレージデバイスからリードすること
    を備える方法であって、ヘッドマップテーブル中に前記データがリクエストされたことを示すフラグをセットすることをさらに含む、方法。
16. 請求項１４に記載の方法であって、もし前記第１ストレージデバイスが利用可能でないなら、前記データの第１部分および前記データの残りの部分の両者は、前記第２ストレージデバイスからリードされる、方法。
17. データを記憶するコンピュータプログラムコードを少なくとも含むコンピュータで読み取り可能な媒体であって、
    データアドレスにライトするためのライトコマンドをホストシステムバスから受け取るコンピュータプログラムコードと、
    前記ホストシステムバスからデータフラグメントを受け取るコンピュータプログラムコードと、
    第１ストレージデバイスに前記データフラグメントの第１部分を記憶するコンピュータプログラムコードと、
    前記第１ストレージデバイスに前記データフラグメントの前記第１部分を記憶することが完了する前に、第２ストレージデバイスがデータをライトできるよう準備させる、少なくとも前記データアドレスおよび前記データフラグメントの前記第１部分を記憶するのに充分大きいオフセットに等しい第２アドレスにシークコマンドを送るコンピュータプログラムコードと、
    前記第２ストレージデバイスが準備できた後、前記第２ストレージデバイスに前記データフラグメントの残りの部分を記憶するコンピュータプログラムコードとを備え、
    前記データの第１部分は、ヘッドデータであり、前記データの残り部分は、ボディデータであり、
    第１ストレージデバイスの空き容量が所定の容量より少なく、前記第１および第２ストレージデバイス中に含まれる前記データフラグメントへのアクセスがリクエストされていない場合、前記第１ストレージデバイスから前記データフラグメントの前記第１部分を消去するとともに、第２ストレージデバイスの前記オフセットが設定されたスペースに前記データフラグメントの前記第１部分を記憶するコンピュータプログラムコードとをさらに含む、コンピュータで読み取り可能な媒体。
18. 請求項１に記載のデータストレージシステムであって、データの第２部分を第２揮発性ストレージデバイスにライトする前に第２ストレージデバイスがディスクアクセス動作を実行する場合、前記ストレージコントローラは、データの第１部分を第１揮発性ストレージデバイスにライトするようにさらに動作可能である、データストレージシステム。
19. 請求項１に記載のデータストレージシステムであって、前記第１ストレージデバイスは、データを論理アドレスのリングバッファ構成中に記憶し、前記ストレージコントローラは、周期的なパターンで前記第１揮発性ストレージデバイスの前記選択された第１部分を消去するかどうかを判定するようにさらに動作可能である、データストレージシステム。
20. 請求項１９に記載のデータストレージシステムであって、前記論理アドレスのリングバッファ構成は、前記ストレージコントローラにより制御される優先的なシステムに従って調整可能である、データストレージシステム。
21. 回転ディスクドライブからデータのリード動作を改良する方法であって、
    前記回転ディスクドライブ内の定義された最初のアドレスでバーストデータをリードするための第１のコマンドをホストシステムバスから受け取ること、
    前記第１のコマンドに対するバーストデータの前記アドレスが前回アクセスされたアドレスと不連続であるかを判定すること、
    前記アドレスが不連続と判定された場合、前記回転ディスクドライブから前記リクエストされたデータをリードし、前記データの始めの部分を不揮発性メモリデバイスにコピーすること、
    次に、前記回転ディスクドライブの同一の前記最初のアドレスでバーストデータをリードするための第２のコマンドを前記ホストシステムから受信すること、
    前記第２のコマンドに対するバーストデータの前記アドレスが前回アクセスされたアドレスと不連続であるかを判定すること、
    前記アドレスが不連続と判定された場合、前記不揮発性メモリデバイスから前記リクエストされたデータの始めの部分をリードし、前記回転ディスクドライブから前記リクエストされたデータの残りをリードすることで、前記回転ディスクドライブのシークタイムに起因する、データを前記ホストシステムに供給する際の遅延を除去することを含み、
    前記データの始め部分は、ヘッドデータであり、前記データの残り部分は、ボディデータであり、
    前記データの始め部分が前記不揮発性メモリデバイス上に存在する場合、前記回転ディスクドライブに、前記データの始め部分を収めるのに充分、且つ対応するデータの残り部分と連続のスペースを予約すること、
    前記不揮発性メモリデバイスの空き容量が所定の容量より少なく、前記不揮発性メモリデバイスまたは前記回転ディスクドライブ中に含まれる前記データへのアクセスがリクエストされていない場合、前記不揮発性メモリデバイスから前記データの前記始め部分を消去するとともに、前記回転ディスクドライブの前記予約されたスペースに前記データの前記始め部分をライトすることをさらに含む、方法。
22. 請求項２１に記載の方法であって、前記回転ディスクドライブおよび前記不揮発性メモリデバイスは、コンピュータシステムの一部である、方法。
23. 請求項２２に記載の方法であって、前記不揮発性メモリデバイスは、半導体メモリである、方法。
24. 請求項２３に記載の方法であって、前記半導体メモリは、フラッシュメモリであり、前記回転ディスクドライブは、磁気ハードディスクドライブである、方法。
25. コンピュータシステムにおいて提供されるハードドライブからデータのリード動作を改良する方法であって、
    前記ハードドライブ内の定義された最初のアドレスでデータをリードするためのリクエストをホストシステムから受け取ること、
    前記リクエストされたデータのアドレスが前回アクセスされたアドレスと連続であるかを判定すること、
    前記リクエストされたデータの前記アドレスが前記前回アクセスされたデータと連続である場合、前記ハードドライブから前記リクエストされたデータをリードすること、
    前記リクエストされたデータの前記アドレスが前記前回アクセスされたデータと連続ではないと判定された場合、前記リクエストされたデータの第１部分が不揮発性マスストレージデバイス上に存在するか判定すること、
    前記リクエストされたデータの第１部分が不揮発性マスストレージデバイス上に存在する場合、前記不揮発性マスストレージデバイスから前記リクエストされたデータの第１部分にリードし、前記ハードドライブから前記リクエストされたデータの残りをリードすること、
    前記リクエストされたデータの第１部分が不揮発性マスストレージデバイス上に存在しない場合、前記ハードドライブから前記リクエストされたデータをリードし、前記リクエストされたデータの第１部分を前記不揮発性マスストレージデバイスにコピーすることを含み、
    前記データの第１部分は、ヘッドデータであり、前記データの残りは、ボディデータであり、
    前記データの第１部分が前記不揮発性マスストレージデバイス上に存在する場合、前記ハードドライブに、前記データの第１部分を収めるのに充分、且つ対応するデータの残りと連続のスペースが予約されること、
    前記不揮発性マスストレージデバイスの空き容量が所定の容量より少なく、前記不揮発性マスストレージデバイスまたは前記ハードドライブ中に含まれる前記データへのアクセスがリクエストされていない場合、前記不揮発性マスストレージデバイスから前記データの前記第１部分を消去するとともに、前記ハードドライブの前記予約されたスペースに前記データの前記第１部分を記憶することをさらに含む、方法。
26. コンピュータシステムにおけるハードドライブの動作を改良する方法であって、
    前記ハードドライブを前記コンピュータシステムのシステムバスに、前記システムバスおよび前記ハードドライブ間の双方向でデータを受け渡し可能にするインターフェースを介して接続すること、
    前記ハードドライブよりもより高速な平均アクセスタイムおよびより小さな容量を有する不揮発性マスストレージデバイスを前記システムバスに、前記システムバスおよび前記不揮発性マスストレージデバイス間の双方向でデータを受け渡し可能にするインターフェースを介して接続することであって、前記より高速な平均アクセスタイムは、前記不揮発性マスストレージデバイスがデータをライトし始める前に必要な平均遅延である、前記接続すること、
    前記コンピュータシステムから前記不揮発性マスストレージデバイスに前記第１部分を送信させ、前記コンピュータシステムから前記ハードドライブに前記第２部分を送信させるようにストレージコントローラを用いることを含み、
    前記データの第１部分は、ヘッドデータであり、前記データの第２部分は、ボディデータであり、
    前記不揮発性マスストレージデバイスにおいてデータの前記第１部分をリード又はライトすることを完了する前に、前記ハードドライブが前記データの第２部分をリード又はライトするために準備させるように前記ストレージコントローラを用いること、
    前記データの第１部分が前記不揮発性マスストレージデバイス上に存在する場合、前記ハードドライブに、前記データの第１部分を収めるのに充分、且つ対応するデータの残りと連続のスペースを予約させるように前記ストレージコントローラを用いること、
    前記ハードドライブの空き容量が所定の容量より少なく、前記不揮発性マスストレージデバイスまたは前記ハードドライブ中に含まれる前記データへのアクセスがリクエストされていない場合、前記不揮発性マスストレージデバイスに、前記データの前記第１部分を消去させるとともに、前記ハードドライブに、前記データの前記第１部分を前記予約されたスペースにライトさせるように前記ストレージコントローラを用いることをさらに含む、方法。
27. 請求項１に記載のデータストレージシステムであって、
    前記ストレージコントローラは、
    前記第１ストレージデバイス内の定義された最初のアドレスでデータフラグメントをリードするための第１コマンドをホストシステムから受け取り、
    前記第１コマンドに対する前記データフラグメントのアドレスが前回アクセスされたアドレスと不連続であるかを判定し、
    前記アドレスが不連続であると判定された場合、前記第２ストレージデバイスから前記リクエストされたデータをリードし、前記データの始めの部分を第１ストレージデバイスにコピーすべく動作可能である、データストレージシステム。
28. 請求項２７に記載のデータストレージシステムであって、
    前記ストレージコントローラは、
    次に、前記第２ストレージデバイスの同じ最初のアドレスでデータフラグメントをリードするための第２コマンドを前記ホストシステムから受け取り、
    前記第２コマンドに対する前記データフラグメントのアドレスが前回アクセスされたアドレスと不連続であるかを判定し、
    前記アドレスが不連続であると判定された場合、前記第１ストレージデバイスから前記リクエストされたデータの残りをリードし、前記第２ストレージデバイスから前記リクエストされたデータの残りをリードすべく動作可能である、データストレージシステム。
29. 請求項２８に記載のデータストレージシステムであって
    前記第１ストレージデバイスは半導体メモリであり、前記第２ストレージデバイスはハードドライブであり、
    前記アドレスが不連続であると判定された場合、前記第１ストレージデバイスから前記リクエストされたデータの始めの部分のリードは、データの前記ホストシステムへの供給において不連続の前記アドレスに遷移する際のハードドライブのシーク遅延に起因する遅延を低減する働きをする、データストレージシステム。
30. コンピュータシステムのハードドライブの動作を改良する方法であって、
    前記ハードドライブを前記コンピュータシステムのシステムバスに、前記システムバスおよび前記ハードドライブ間の双方向でデータを受け渡し可能にするインターフェースを介して接続すること、
    前記ハードドライブよりもより高速な平均アクセスタイムおよびより小さな容量を有する不揮発性マスストレージデバイスを前記システムバスに、前記システムバスおよび前記不揮発性マスストレージデバイス間の双方向でデータを受け渡し可能にするインターフェースを介して接続することであって、前記より高速な平均アクセスタイムは、前記不揮発性マスストレージデバイスがデータをリードし始める前に必要な平均遅延である、前記接続すること、
    前記不揮発性マスストレージデバイスからデータの第１部分を前記コンピュータシステムにリターンし、前記ハードドライブからデータの第２部分をリターンするようにストレージコントローラを用いることを含み、
    前記データの第１部分は、ヘッドデータであり、前記データの第２部分は、ボディデータであり、
    前記不揮発性マスストレージデバイスにおいてデータの前記第１部分をリード又はライトすることを完了する前に、前記ハードドライブが前記データの第２部分をリード又はライトするために準備させるようにストレージコントローラを用いること、
    前記データの第１部分が前記不揮発性マスストレージデバイス上に存在する場合、前記ハードドライブに、前記データの第１部分を収めるのに充分、且つ対応するデータの残りと連続のスペースを予約させるように前記ストレージコントローラを用いること、
    前記不揮発性マスストレージデバイスの空き容量が所定の容量より少なく、前記不揮発性マスストレージデバイスまたは前記ハードドライブ中に含まれる前記データへのアクセスがリクエストされていない場合、前記不揮発性マスストレージデバイスに、前記データの前記第１部分を消去させるとともに、前記ハードドライブに、前記データの前記第１部分を前記予約されたスペースにライトさせるようにストレージコントローラを用いることをさらに含む、方法。
31. 請求項１に記載のデータストレージシステムであって、
    前記データの第１部分はヘッドデータを備え、前記不揮発性ストレージデバイスは、連続したデータストリーム中のデータの第１部分である前記ヘッドデータを格納すべく動作可能であり、
    前記データの第２部分はボディデータを備え、第２ストレージデバイスはボディデータを記憶すべく動作可能であり、前記ボディデータは、連続したデータストリーム中のデータの残り部分であり、
    前記ヘッドデータの前記位置および前記ボディデータの前記位置に関する情報を含むよう使用可能であるヘッドテーブルを備え、
    ストレージコントローラは、前記ヘッドテーブルを用いることによりデータストレージリクエストに応じるようさらに動作可能である、データストレージシステム。
32. 請求項１４に記載のデータを取り出す方法であって、
    前記第１ストレージデバイスが利用可能ではない場合、データの前記第１部分とデータの残り部分は前記第２ストレージデバイスからリードされる、取り出す方法。

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