KR101134069B1 - 멀티 레벨 ｒａｉｄ 구조를 위한 하이브리드 저장 시스템 - Google Patents

멀티 레벨 ｒａｉｄ 구조를 위한 하이브리드 저장 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 저장 시스템(SSD)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 스위치 기반 하이브리드 저장 시스템에 관한 것이다. 통상적인 실시예에서, 더블 데이터 레이트 반도체 저장 장치(DDR SSSD) RAID 컨트롤러는 시스템 컨트롤 보드에 결합되고, DDR SSD 모듈 세트는 DDR SSD RAID 컨트롤러 세트에 결합된다. DDR SSD 모듈은 통상적으로 DDR SSD 유닛 세트를 포함한다. 또한, HDD/플레시 SSD RAID 컨트롤러 세트는 시스템 컨트롤 보드에 결합되고, 하드 디스크 드라이브(HDD) 모듈 세트는 HDD/플레시 RAID 컨트롤러 세트에 결합된다. HDD 모듈 세트는 통상적으로 HDD/플레시 SSD 유닛 세트를 포함한다.

Description

멀티 레벨 ＲＡＩＤ 구조를 위한 하이브리드 저장 시스템{HYBRID STORAGE SYSTEM FOR A MULTI-LEVEL RAID ARCHITECTURE}
본 발명은 일반적으로 반도체 저장 장치(SSD: Semiconductor Storage Device)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 스위치 기반 하이브리드 저장 시스템에 관한 것이다.
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2010.04.13.자로 출원되고, "SEMICONDUCTOR STORAGE DEVICE"로 명명되었으며, 대리인 관리 번호 SSD-0001를 갖는, 공통 소유되며, 동시 계류중인 미국 출원 번호 12/758,937의 일부 실시예에 관련되며, 이의 모든 내용은 여기에 참조로서 결합된다. 또한 본 출원은 2010.06.09.자로 출원되고, "HYBRID STORAGE DEVICE WITH MID-PLANE"으로 명명되었으며, 대리인 관리 번호 SSD-0009를 갖는, 공통 소유되며, 동시 계류중인 미국 출원 번호 12/796,709의 일부 실시예에 관련되며, 이의 모든 내용은 여기에 참조로서 결합된다. 또한 본 출원은 2010.06.09.자로 출원되고, "SWITCH-BASED HYBRID STORAGE SYSTEM"으로 명명되었으며, 대리인 관리 번호 SSD-00010를 갖는, 공통 소유되며, 동시 계류중인 미국 출원 번호 12/796,735의 일부 실시예에 관련되며, 이의 모든 내용은 여기에 참조로서 결합된다.
더 많은 컴퓨터 저장에 대한 필요가 증가함에 따라, 보다 효율적인 솔루션이 추구되고 있다. 알려진 바와 같이, 데이터 저장 매체로서 기계적 방식으로 데이터를 저장/판독하는 다양한 하드 디스크 솔루션이 존재한다. 불행하게도, 하드 디스크와 관련된 데이터 프로세싱 속도는 종종 느려진다. 또한, 기존 솔루션들은 아직도 데이터 저장 매체와 호스트 간의 인터페이스로서, 고속 데이터 입력/출력 성능을 갖는 메모리의 데이터 프로세싱 속도를 따라잡지 못하는 인터페이스를 사용하고 있다. 따라서, 기존 영역에는, 메모리 디스크의 성능이 적절히 활용되지 못하는 문제점이 존재한다.
본 발명은 호스트와 메모리 디스크 간 데이터 통신 시 데이터 신호의 동기화를 조절함으로써 호스트에 대한 저속 데이터 프로세싱 속도를 지원하고 동시에 메모리 디스크에 대해 고속 데이터 프로세싱 속도를 지원하며, 이에 의해 기존 인터페이스 환경에서 최대로 고속 데이터 프로세싱을 가능하게 하는 것을 그 목적으로 한다.
일반적으로, 본 발명은 반도체 저장 시스템(SSD: Semiconductor Storage Device)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 스위치 기반 하이브리드 저장 시스템에 관한 것이다. 통상적인 실시예에서, 더블 데이터 레이트 반도체 저장 장치(DDR SSD: Double Data Rate Semiconductor Storage Device) RAID 컨트롤러는 시스템 컨트롤 보드에 결합되고, DDR SSD 모듈 세트는 DDR SSD RAID 컨트롤러 세트에 결합된다. DDR SSD 모듈 세트는 통상적으로 DDR SSD 유닛 세트를 포함한다. 또한, HDD/플레시 SSD RAID 컨트롤러 세트는 시스템 컨트롤 보드에 결합되고, 하드 디스크 드라이브(HDD: Hard Disk Drive) 모듈 세트는 HDD/플레시 SSD RAID 컨트롤러 세트에 결합된다. HDD 모듈 세트는 통상적으로 HDD/플레시 SSD 유닛 세트를 포함한다.
본 발명의 제1 실시예는, 멀티 레벨 RAID 구조를 위한 하이브리드 저장 시스템으로서, 시스템 컨트롤 보드; 상기 시스템 컨트롤 보드에 결합되는 더블 데이터 레이트 반도체 저장 장치(DDR SSD: Double Data Rate Semiconductor Storage Device) RAID 컨트롤러 세트; 상기 DDR SSD RAID 컨트롤러 세트에 결합되며, DDR SSD 유닛 세트를 포함하는 DDR SSD 모듈 세트; 상기 시스템 컨트롤 보드에 결합되는 HDD/플레시 SSD RAID 컨트롤러 세트; 및 상기 HDD/플레시 SSD RAID 컨트롤러 세트에 결합되고, HDD/플레시 SSD 유닛 세트를 포함하는 하드 디스크 드라이브(HDD: Hard Disk Drive) 모듈 세트를 포함하는, 하이브리드 저장 시스템을 제공한다.
본 발명의 제2 실시예는, 멀티 레벨 RAID 구조를 위한 하이브리드 저장 시스템으로서, 시스템 컨트롤 보드에 결합되는 제1 더블 데이터 레이트 반도체 저장 장치(DDR SSD) RAID 컨트롤러; 상기 제1 DDR SSD RAID 컨트롤러에 결합되고, 제1 DDR SSD 유닛 세트를 포함하는 제1 DDR SSD 모듈; 상기 시스템 컨트롤 보드에 결합되는 제2 DDR SSD RAID 컨트롤러; 상기 제2 DDR RAID 컨트롤러에 결합되고, 제2 DDR SSD 유닛 세트를 포함하는 제2 DDR SSD 모듈; 상기 시스템 컨트롤 보드에 결합되는 제1 HHD/플레시 SSD RAID 컨트롤러; 상기 제1 HDD/플레시 SSD 컨트롤러에 결합되고, 제1 HDD/플레시 SSD 유닛 세트를 포함하는 제1 하드 디스크 드라이브(HDD) 모듈; 상기 시스템 컨트롤 보드에 결합되는 제2 HDD/플레시 SSD RAID 컨트롤러; 및 상기 제2 HDD/플레시 SSD 컨트롤러에 결합되고, 제2 HDD/플레시 SSD 유닛 세트를 포함하는 제2 하드 디스크 드라이브(HDD) 모듈을 포함하는, 하이브리드 저장 시스템을 제공한다.
본 발명의 제3 실시예는, 더블 데이터 레이트 반도체 저장 장치(DDR SSD) RAID 컨트롤러 세트를 시스템 컨트롤 보드에 결합하는 단계; DDR SSD 유닛 세트를 포함하는 DDR SSD 모듈 세트를 상기 DDR SSD RAID 컨트롤러 세트에 결합하는 단계; HDD/플레시 SSD RAID 컨트롤러 세트를 상기 시스템 컨트롤 보드에 결합하는 단계; 및 HDD/플레시 SSD 유닛 세트를 포함하는 하드 디스크 드라이브(HDD) 모듈 세트를 상기 HDD/플레시 SSD RAID 컨트롤러 세트에 결합하는 단계를 포함하는, 하이브리드 저장 시스템을 제공하는 방법을 제공한다.
본 발명은 호스트와 메모리 디스크 간 데이터 통신 시 데이터 신호의 동기화를 조절함으로써 호스트에 대한 저속 데이터 프로세싱 속도를 지원하고 동시에 메모리 디스크에 대해 고속 데이터 프로세싱 속도를 지원하며, 이에 의해 기존 인터페이스 환경에서 최대로 고속 데이터 프로세싱을 가능하게 하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따르면, PCI-익스프레스 인터페이스를 통한 호스트와 메모리 디스크 간 데이터 통신 시 호스트와 메모리 디스크 간에 전송/수신되는 데이터 신호의 동기화가 조절됨으로써, 호스트에 대한 저속 데이터 프로세싱 속도 지원이 가능해지며, 메모리 디스크의 고속 데이터 프로세싱 속도 지원이 가능해진다.
본 발명에 따르면, 기존 인터페이스 환경에서 최대로 고속 데이터 프로세싱을 가능하게 하는 메모리 성능이 지원된다.
본 발명의 이러한 특징들 및 다른 특징들이 첨부되는 도면들과 함께 본 발명의 다양한 실시예에 대한 이하의 상세한 설명들로부터 보다 쉽게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 PCI-익스프레스(PCI-e: PCI-Express)의 RAID 컨트롤 저장 장치의 구성을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 2는 SSD 세트와 결합된 RAID 컨트롤러의 보다 구체적인 도면이다.
도 3은 도 1의 고속 SSD의 구성을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 멀티 레벨 RAID 구조를 위한 하이브리드 저장 시스템을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 도 4에 도시된 RAID 컨트롤러를 개략적으로 설명하는 도면이다.
도면들은 크기 조정될 필요가 없다. 도면들은 본 발명의 구체적인 파라미터들을 나타내지 않고, 단지 개략적으로만 나타낼 뿐이다. 도면들은 단지 본 발명의 통상적인 실시예를 도시하며, 따라서 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 이해되어서는 안된다. 도면에서, 유사한 참조번호는 유사한 구성요소를 나타낸다.
이하 예시적인 실시예를 도시하는 첨부 도면을 참조하여 예시적인 실시예가 보다 완전하게 설명될 것이다. 그러나, 본 개시는 많은 다른 형태로 실시될 수도 있으며, 이하의 예시적인 실시예에 제한되는 것으로 이해되어서는 안된다. 오히려, 이러한 예시적인 실시예들은 본 개시가 완전하고 완벽해짐과 동시에 당업자에게 본 개시의 범위가 완전히 전달될 수 있도록 제공된다. 상세한 설명에서, 잘 알려진 구성 및 기술들에 대한 상세한 설명은 나타내어지는 실시예의 불필요한 불명확성을 피하게 위해 생략된다.
여기에 사용되는 용어는 특정 실시예를 설명하기 위한 목적으로만 사용되며 본 개시를 제한하지 않는다. 여기에 사용되는 단수형 "일", "하나", 및 "그" 는 문맥이 명확히 다른 것을 나타내지 않는 이상, 복수형을 포함하는 것이다. 또한, "일", "하나" 등의 용어 사용은 양의 한정을 의미하지 않고, 오히려 참조되는 항목이 적어도 하나 존재한다는 것을 의미한다. 본 명세서에서 사용되는 "포함한다" 및/또는 "포함하는", 또는 "구성된다" 및/또는 "구성되는"이라는 용어는 기술되는 특징, 영역, 정수, 단계, 동작, 구성요소, 및/또는 컴포넌트의 존재를 명시하며, 일 이상의 다른 특징, 영역, 정수, 단계, 동작, 구성요소, 컴포넌트, 및 또는 이의 그룹들의 존재 또는 추가를 불가능하게 하는 것이 아니다. 또한, 여기에 사용되는 RAID라는 용어는 복수 배열 독립 디스크(초기에는, 복수 배열 저가 디스크)를 의미한다. 일반적으로, RAID 기술은 다중 하드 디스크의 상이한 공간에 동일한 데이터를 (따라서, 불필요하게) 저장하는 방법이다. 다중 디스크에 데이터를 배치시킴으로써, I/O(Input/Output) 동작이 성능을 향상시키는 균형적인 방법으로 오버랩될 수 있다. 다중 디스크가 평균 고장 간격(MTBF: Mean Time Between Failure)을 증가시키기 때문에, 불필요하게 저장되는 데이터 또한 내고장성을 증가시킨다. SSD라는 용어는 반도체 저장 장치를 의미한다. DDR이라는 용어는 더블 데이터 레이트(Double Data Rate)를 의미한다. 그리고, HDD라는 용어는 하드 디스크 드라이브를 의미한다.
다르게 정의되지 않는 이상, 여기에 사용된 (기술적 및 과학적 용어들을 포함하는) 모든 용어는 당업자에 의해 보통 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 보통 사용되는 사전에서 정의되는 것들과 같은 용어들은 관련 기술 및 본 개시의 문맥에서의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되고, 여기에 명확히 정의되지 않는 이상 이상화시키는 의미 또는 전체적으로 형식적인 의미로 해석되지 않음이 이해될 것이다.
이하, 일 실시예에 따른 직렬 접속 소형 컴퓨터 시스템 인터페이스/직렬 고급 기술 접속 (PCI-익스프레스) 타입의 RAID 저장 장치가 첨부 도면을 참조로 상세히 설명될 것이다.
위에서 설명한 바와 같이, 일반적으로, 본 발명은 반도체 저장 시스템(SSD)에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 스위치 기반 하이브리드 저장 시스템에 관한 것이다. 통상적인 실시예에서, 더블 데이터 레이트 반도체 저장 장치(DDR SSD: Double Data Rate Semiconductor Storage Device) RAID 컨트롤러가 시스템 컨트롤 보드에 결합되고, DDR SSD 모듈 세트가 DDR SSD RAID 컨트롤러 세트에 결합된다. DDR SSD 모듈 세트는 통상적으로 DDR SSD 유닛 세트를 포함한다. 또한, HDD/플레시 SSD RAID 컨트롤러는 시스템 컨트롤 보드에 결합되고, 하드 디스크 드라이브(HDD: Hard Disk Drive) 모듈 세트는 HDD/플레시 SSD RAID 컨트롤러에 결합된다. HDD 모듈 세트는 통상적으로 HDD/플레시 SSD 유닛 세트를 포함한다.
직렬 접속 소형 컴퓨터 시스템 인터페이스/직렬 고급 기술 접속 (PCI-익스프레스) 타입의 저장 장치는 호스트와 메모리 디스크 간 PCI-익스프레스 인터페이스를 통한 데이터 통신 시 호스트와 메모리 디스크 간 데이터 신호 전송/수신의 동기화 조정에 의해 호스트에 대한 고속 데이터 프로레싱 속도를 지원하고, 동시에 메모리 디스크에 대한 고속 데이터 프로세싱 속도를 지원하며, 이에 의해 기존 인터페이스 환경에서 최대의 고속 데이터 프로세싱을 가능하게 하는 성능을 지원한다. PCI-익스프레스 기술이 통상적인 실시예에서 활용될 것임에도, 다른 변형들이 가능함이 사전에 이해된다. 예를 들어, 본 발명은 SAS/SATA 인터페이스를 활용하는 SAS/SATA 타입 저장 장치가 제공되는 SAS/SATA 기술을 활용할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 PCI-익스프레스 타입, RAID 컨트롤 저장 장치(예를 들면, 직렬로 접속되는 컴퓨터 장치를 위한 저장을 제공함)의 구성을 개략적으로 설명하는 도면이 도시된다. 도시되는 바와 같이, 도 1은, 복수의 휘발성 반도체 메모리(여기에서 고속 SSD(100)로 지칭됨)를 갖는 복수의 메모리 디스크; SSD(100)에 결합되는 RAID 컨트롤러(800); 메모리 디스크 유닛과 호스트 사이를 인터페이스하는 인터페이스 유닛(200)(예를 들면, PCI-익스프레스 호스트); 컨트롤러 유닛(300); PCI-익스프레스 호스트 인터페이스 유닛을 통해 호스트로부터 전송되는 전력을 사용하여 소정 전력을 유지하기 위해 충전되는 보조 전력 소스 유닛(400); PCI-익스프레스 호스트 인터페이스 유닛을 통해 호스트로부터 전송되는 전력이 차단되거나 호스트로부터 전송되는 전력에 에러가 발생할 때, PCI-익스프레스 호스트 인터페이스 유닛을 통해 호스트로부터 컨트롤러 유닛, 메모리 디스크 유닛, 백업 저장 유닛, 백업 컨트롤 유닛으로 전송되는 전력을 공급하고, 보조 전력 소스 유닛으로부터 전력을 수신하며 컨트롤러 유닛을 통해 메모리 디스크 유닛에 전력을 공급하는 전력 소스 컨트롤 유닛(500); 메모리 디스크 유닛의 데이터를 저장하는 백업 저장 유닛(600); 및 호스트로부터의 명령에 따라서, 또는 호스트로부터 전송되는 전력에 에러가 발생할 때, 백업 저장 유닛의 메모리 디스크 유닛에 저장된 데이터를 백업하는 백업 컨트롤 유닛(700)을 포함하는, 메모리 디스크 유닛(100)으로 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 RAID 컨트롤 PCI-익스프레스 타입 저장 장치를 도시한다.
메모리 디스크 유닛(100)은 고속 데이터 입력/출력을 위한 복수의 휘발성 메모리(예를 들면, DDR, DDR2, DDR3, SDRAM 등)를 포함하는 복수의 메모리 디스크로 구성되고, 컨트롤러(300)의 컨트롤에 따라 데이터를 입력 및 출력한다. 메모리 디스크 유닛(100)은 메모리 디스크가 병렬로 배열되는 구성을 가질 수도 있다.
PCI-익스프레스 호스트 인터페이스 유닛(200)은 호스트와 메모리 디스크 유닛(100) 사이를 인터페이스한다. 호스트는 PCI-익스프레스 인터페이스 및 전력 소스 공급 장치를 포함하는 컴퓨터 시스템 또는 이와 유사한 것일 수 있다.
컨트롤 유닛(300)은 PCI-익스프레스 호스트 인터페이스 유닛(200)과 메모리 디스크 유닛(100) 사이에 전송/수신되는 데이터 신호의 동기화를 조정하여 PCI-익스프레스 호스트 인터페이스 유닛(200)과 메모리 디스크 유닛(100) 간의 데이터 전송/수신 속도를 컨트롤한다.
도 1을 참조하면, RAID 컨트롤 SSD(810)의 보다 상세한 도면이 도시된다. 도시되는 바와 같이, PCI-e 타입 RAID 컨트롤러(800)가 임의의 수의 SSD(100)에 직접적으로 결합될 수 있다. 특히, 이는 SSD(100)의 최적화된 컨트롤을 허용한다. 특히, RAID 컨트롤러(800)의 사용은,
1. 전류 백업/복구 동작을 지원한다.
2. 이하를 수행함으로써 추가적이고 향상된 백업 기능을 제공한다.
a) 내부 백업 컨트롤러는 백업을 판단한다(사용자의 요청 순서 또는 상태 모니터가 전력 공급 문제를 검출한다);
b) 내부 백업 컨트롤러는 SSD로의 데이터 백업을 요청한다;
c) 내부 백업 컨트롤러는 내부 백업 장치에 데이터 백업을 즉시 요청한다;
d) SSD 및 내부 백업 컨트롤러에 대한 백업 상태를 모니터한다;
e) 내부 백업 컨트롤러의 상태 및 엔드 동작(end-op)을 리포트한다;
3. 이하를 수행함으로써 추가적이고 향상된 복구 기능을 제공한다.
a) 내부 백업 컨트롤러는 복구를 판단한다(사용자의 요청 순서 또는 상태 모니터가 전력 공급 문제를 검출한다);
b) 내부 백업 컨트롤러는 SSD로의 데이터 복구를 요청한다;
c) 내부 백업 컨트롤러는 내부 백업 장치에 데이터 복구를 즉시 요청한다;
d) SSD 및 내부 백업 컨트롤러에 대한 복구 상태를 모니터한다;
e) 내부 백업 컨트롤러의 상태 및 엔드 동작(end-op)을 리포트한다;
도 2를 참조하면, 고속 SSD(100)의 구성을 개략적으로 설명하는 도면이 도시된다. 도시되는 바와 같이, SSD/메모리 디스크 유닛(100)은, (도 1의 인터페이스(200), 또는 도시되는 바와 같은 격리된 인터페이스일 수 있는) 호스트 인터페이스(202)(예를 들면, PCI-익스프레스 호스트); 백업 컨트롤 모듈(700)과 인터페이스하는 DMA 컨트롤러(302); ECC 컨트롤러; 및 고속 저장으로 사용되는 일 이상의 메모리(602) 블록(604)을 컨트롤하는 메모리 컨트롤러(306)를 포함한다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 PCI-익스프레스 타입 저장 장치에 제공되는 컨트롤러 유닛의 구성을 개략적으로 설명하는 도면이 도시된다. 도시되는 바와 같이, 본 실시예에 따른 컨트롤러 유닛(300)은, 메모리 디스크 유닛(100)의 데이터 입력/출력을 컨트롤하는 메모리 컨트롤 모듈(310); PCI-익스프레스 호스트 인터페이스 유닛(200)을 통해 수신된 호스트로부터의 지시에 따라, 메모리 디스크 유닛(100)으로부터 데이터를 판독하여 호스트에 해당 데이터를 제공하거나, 메모리 컨트롤 모듈(310)을 컨트롤하여 메모리 디스크 유닛(100)에 데이터를 저장하는, 직접 메모리 액세스(DMA: Direct Memory Access) 컨트롤 모듈(320); DMA 컨트롤 모듈(320)의 컨트롤에 따라 데이터를 버퍼하는 버퍼(330); DMA 컨트롤 모듈(320)의 컨트롤에 의해 DMA 컨트롤 모듈(320) 및 메모리 컨트롤 유닛(310)을 통해 메모리 디스크 유닛(100)으로부터 판독된 데이터에 대응되는 데이터 신호를 수신할 때, 데이터 신호의 동기화를 조정하여 PCI-익스프레스 통신 프로토콜에 대응되는 통신 속도로 PCI-익스프레스 호스트 인터페이스 유닛(200)으로 동기화된 데이터 신호를 전송할 수 있도록 하고, PCI-익스프레스 호스트 인터페이스 유닛(200)을 통해 호스트로부터 데이터 신호를 수신할 때, 데이터 신호의 동기화를 조정하여 메모리 디스크 유닛(100)에 의해 사용되는 통신 프로토콜(예를 들면, PCI, PCI-x 또는 PCI-e 등)에 대응되는 전송 속도로 DMA 컨트롤 모듈(320) 및 메모리 컨트롤 모듈(310)을 통해 메모리 디스크 유닛(100)으로 동기화된 데이터 신호를 전송할 수 있도록 하는 동기화 컨트롤 모듈(340); 동기화 컨트롤 모듈(340) 및 DMA 컨트롤 모듈(320) 사이에서 고속으로 전송/수신되는 데이터를 프로세싱하는 고속 인터페이스 모듈(350)로 구성된다. 여기서, 고속 인터페이스 모듈(350)은 더블 버퍼 구조를 갖는 버퍼 및 원형 큐(queue) 구조를 갖는 버퍼로 구성되고, 버퍼를 사용하여 동기화 컨트롤 모듈(340)과 DMA 컨트롤 모듈(320) 사이에 전송/수신되는 데이터를 버퍼링하고 데이터 클록을 조정함으로써 손실 없이 고속으로 동기화 컨트롤 모듈(340)과 DMA 컨트롤 모듈(320) 사이에 전송/수신되는 데이터를 프로세싱한다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 멀티 레벨 RAID 구조를 위한 하이브리드 저장 시스템이 도시된다. 도 4 내지 도 5에 도시되는 임의의 연결/컴포넌트는 PCI-익스프레스 타입에서 바람직함이 사전에 이해된다. 도시되는 바와 같이, 본 발명의 시스템은 (특히), 시스템 컨트롤 보드(106); 시스템 컨트롤 보드(106)에 결합되는 더블 데이터 레이트 반도체 저장 장치(DDR SSD) RAID 컨트롤러(108A-N) 세트; DDR SSD RAID 컨트롤러(108A-N) 세트에 결합되는 DDR SSD 모듈 세트(110A-N)로 구성된다. 도시되는 바와 같이, 각각의 DDR SSD 모듈 세트(110A-N)는 DDR SSD 유닛(122A-N) 세트를 포함한다. 또한 도시되는 바와 같이, HDD/플레시 SSD RAID 컨트롤러(109A-N) 세트는 시스템 컨트롤 보드(106)에 결합되고, 하드 디스크 드라이브(HDD) 모듈 세트(112A-N)는 HDD/플레시 SSD RAID 컨트롤러 세트에 결합된다. 각각의 HDD 모듈 세트(112A-N)는 통상적으로 HDD/플레시 SSD 유닛(124A-N) 세트를 포함한다. 전술한 바와 같이, DDR SSD RAID 컨트롤러 세트 및 HDD/플레시 SSD RAID 컨트롤러 세트는 통상적으로 PCI-익스프레스(PCI-e) 기반 RAID 컨트롤러이다.
또한 도시되는 바와 같이, 시스템 컨트롤 보드(106)는 제1 프로세서(130A)(예를 들면, 인텔 제논 쿼드 코어 5520 시리즈)에 결합된 제1 칩(132A)(예를 들면, IOH); 제 프로세서(130N)(예를 들면, 인텔 제논 쿼드 코어 5520 시리즈)에 결합된 제2 칩(132N)(예를 들면, IOH)을 포함한다. 또한, DDR SSD 메모리 유닛(138A-N)은 하나 또는 둘 모두의 프로세서(130A-N)에 결합될 수 있다. 도시되진 않았지만, 칩(132A-B)은 다중 PCI-e Gen.2x16 인터커넥트를 가질 수 있다. DDR SSD RAID 컨트롤러(140) 및 HDD/플레시 SSD RAID 컨트롤러(142)가 칩(132A)에 결합된다. RAID 컨트롤러(108A-N 및 109A-N)와의 연결/결합을 제공하는 PCI-e 스위치(144A-N) 및 PCI-e DDR SSD RAID 컨트롤러 및 PCI-e 슬롯(146A-N)이 DDR SSD RAID 컨트롤러(140) 및 HDD/플레시 SSD RAID 컨트롤러(142)에 결합된다. 카드(152A-N)를 수신하도록 구성되는 PCI-e 슬롯(150A-N)에 자체적으로 결합되는 PCI-e 스위치 익스텐션(148)이 칩(132A 및/또는 132N)에 결합된다.
도 5를 참조하면, RAID 컨트롤러(108A-N)가 보다 상세히 도시된다. 도시되는 바와 같이, RAID 컨트롤러(108A-N)는 통상적으로, RAID 컨트롤러 CPU(802); RAID 컨트롤러 CPU(802)에 결합되는 칩(804); 및 칩(804)에 결합되는 입력/출력(I/O) 커넥터(예를 들면, MOLEX)(806A-N) 세트를 포함한다. 또한, 패리티 및 캐시 컨트롤 모듈(808)은 CPU(802)에 결합될 수 있고, 배터리 모듈(810)은 패리티 및 캐시 컨트롤 모듈(808)에 결합될 수 있다. 또한, 도시되는 바와 같이 메모리 모듈(812A-N)은 CPU(802)에 결합될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 보조 전력 소스 유닛(400)은 재충전 가능한 배터리 등으로 구성되며, 정상적으로 충전되어 PCI-익스프레스 호스트 인터페이스 유닛(200)을 통해 호스트로부터 전송되는 전력을 사용하여 소정 전력을 유지하고 전력 소스 컨트롤 유닛(500)의 컨트롤에 따라 전력 소스 컨트롤 유닛(500)에 충전된 전력을 공급할 수 있다.
전력 소스 컨트롤 유닛(500)은 PCI-익스프레스 호스트 인터페이스를 통해 호스트로부터 컨트롤러 유닛(300), 메모리 디스크 유닛(100), 백업 저장 유닛(600) 및 백업 컨트롤 유닛(700)으로 전송되는 전력을 공급한다.
또한, PCI-익스프레스 호스트 인터페이스 유닛(200)을 통해 호스트로부터 전송되는 전력이 차단됨에 따라 호스트의 전력 소스에 에러가 발생하거나, 호스트로부터 전송되는 전력이 임계값을 벗어날 때, 전력 소스 컨트롤 유닛(500)은 보조 전력 소스 유닛(400)으로부터 전력을 수신하고 컨트롤러 유닛(300)을 통해 메모리 디스크 유닛(100)으로 전력을 공급한다.
백업 저장 유닛(600)은 하드 디스크와 같은 저속 비휘발성 저장 장치로 구성되며 메모리 디스크 유닛(100)의 데이터를 저장한다.
백업 컨트롤 유닛(700)은 백업 저장 유닛(600)의 데이터 입력/출력을 컨트롤함으로써 백업 저장 유닛(600)의 메모리 디스크 유닛(100)에 저장된 데이터를 백업하고 호스트로부터의 지시에 따라서, 또는 호스트로부터 전송되는 전력이 임계값을 벗어남에 따라 호스트의 전력 소스에 에러가 발생할 때, 백업 저장 유닛(600)의 메모리 디스크 유닛(100)에 저장된 데이터를 백업한다.
예시적인 실시예가 도시되고 설명되었으며, 당업자는 형태적으로 및 상세적으로 다양한 변형들이 첨부된 특허청구범위에 의해 규정되는 본 개시의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 가능하다는 것을 이해할 것이다. 또한, 다양한 수정들이 이루어져 필수적 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 특정 상황 또는 물질이 본 개시의 시사에 적용될 수 있다. 따라서, 본 개시는 본 개시를 실시하기 위해 고려된 최선의 형태로서 개시된 예시적인 특정 실시예에 제한되지 않으며, 본 개시는 첨부되는 특허청구범위의 범위 내에 속하는 모든 실시예들을 포함한다.
본 발명은 PCI-익스프레스 인터페이스를 통한 호스트와 메모리 디스크 간 데이터 통신 시 호스트와 메모리 디스크 간에 전송/수신되는 데이터 신호의 동기화를 조절함으로써 호스트에 대한 저속 데이터 프로세싱 속도를 지원하고 동시에 메모리 디스크에 대해 고속 데이터 프로세싱 속도를 지원하며, 이에 의해 기존 인터페이스 환경에서 최대로 고속 데이터 프로세싱을 가능하게 하는 메모리 성능을 지원한다.
본 발명의 다양한 실시예에 대한 이상의 설명은 설명의 목적을 위해 표현되었다. 이는 본 발명을 제한하고 개시된 특정 형태에 제한하는 것이 아니며, 용이하게, 많은 수정 및 변형이 가능하다. 당업자에게 자명한 이러한 수정 및 변형은 첨부되는 특허청구범위에 의해 규정되는 본 발명의 범위 내에 속한다.
100: 반도체 저장 장치
200: 인터페이스 유닛
300: 컨트롤러 유닛
400: 보조 전력 소스 유닛
500: 전력 소스 컨트롤 유닛
600: 백업 저장 유닛
700: 백업 컨트롤 유닛
800: RAID 컨트롤러

Claims (20)

  1. 멀티 레벨 RAID 구조를 위한 하이브리드 저장 시스템으로서,
    시스템 컨트롤 보드;
    상기 시스템 컨트롤 보드에 결합되는 더블 데이터 레이트 반도체 저장 장치(DDR SSD: Double Data Rate Semiconductor Storage Device) RAID 컨트롤러 세트;
    상기 DDR SSD RAID 컨트롤러 세트에 결합되며, DDR SSD 유닛 세트를 포함하는 DDR SSD 모듈 세트;
    상기 시스템 컨트롤 보드에 결합되는 HDD/플레시 SSD RAID 컨트롤러 세트; 및
    상기 HDD/플레시 SSD RAID 컨트롤러 세트에 결합되고, HDD/플레시 SSD 유닛 세트를 포함하는 하드 디스크 드라이브(HDD: Hard Disk Drive) 모듈 세트
    를 포함하는, 하이브리드 저장 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 DDR SSD RAID 컨트롤러 세트 및 HDD/플레시 SSD RAID 컨트롤러 세트는 PCI-익스프레스(PCI-e: PCI-Express) 기반 RAID 컨트롤러인, 하이브리드 저장 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 시스템 컨트롤 보드는,
    제1 프로세서에 결합되는 제1 칩;
    제2 프로세서에 결합되는 제2 칩;
    상기 제1 칩에 결합되는 DDR SSD RAID 컨트롤러; 및
    상기 제2 칩에 결합되는 HDD/플레시 SSD RAID 컨트롤러를 포함하는, 하이브리드 저장 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 시스템 컨트롤 보드는,
    상기 DDR SSD RAID 컨트롤러에 결합되는 제1 PCI-e 스위치; 및
    상기 HDD/플레시 SSD RAID 컨트롤러에 결합되는 제2 PCI-e 스위치를 더 포함하는, 하이브리드 저장 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 DDR SSD RAID 컨트롤러 세트는 상기 제1 PCI-e 스위치에 결합되는 적어도 하나의 PCI-e 슬롯을 통해 상기 제1 PCI-e 스위치에 결합되는, 하이브리드 저장 시스템.
  6. 제4항에 있어서, 상기 HDD/플레시 SSD RAID 컨트롤러 세트는 상기 제2 PCI-e 스위치에 결합되는 적어도 하나의 PCI-e 슬롯을 통해 상기 제2 PCI-e 스위치에 결합되는, 하이브리드 저장 시스템.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 시스템 컨트롤 보드는,
    상기 제2 칩에 결합되는 PCI-e 스위치 익스텐션; 및
    적어도 하나의 카드를 수신하기 위해 상기 PCI-e 스위치 익스텐션에 결합되는 적어도 하나의 PCI-e 슬롯을 더 포함하는, 하이브리드 저장 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 DDR SSD RAID 컨트롤러 세트 및 상기 HDD/플레시 SSD RAID 컨트롤러 세트 각각은,
    RAID 컨트롤러 CPU;
    상기 RAID 컨트롤러 CPU에 결합되는 칩; 및
    상기 칩에 결합되는 입력/출력(I/O) 커넥터 세트를 포함하는, 하이브리드 저장 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 DDR SSD RAID 컨트롤러 세트 및 상기 HDD/플레시 SSD RAID 컨트롤러 세트 각각은 패리티 및 캐시 컨트롤 컴포넌트를 더 포함하는, 하이브리드 저장 시스템.
  10. 멀티 레벨 RAID 구조를 위한 하이브리드 저장 시스템으로서,
    시스템 컨트롤 보드에 결합되는 제1 더블 데이터 레이트 반도체 저장 장치(DDR SSD) RAID 컨트롤러;
    상기 제1 DDR SSD RAID 컨트롤러에 결합되고, 제1 DDR SSD 유닛 세트를 포함하는 제1 DDR SSD 모듈;
    상기 시스템 컨트롤 보드에 결합되는 제2 DDR SSD RAID 컨트롤러;
    상기 제2 DDR RAID 컨트롤러에 결합되고, 제2 DDR SSD 유닛 세트를 포함하는 제2 DDR SSD 모듈;
    상기 시스템 컨트롤 보드에 결합되는 제1 HHD/플레시 SSD RAID 컨트롤러;
    상기 제1 HDD/플레시 SSD 컨트롤러에 결합되고, 제1 HDD/플레시 SSD 유닛 세트를 포함하는 제1 하드 디스크 드라이브(HDD) 모듈;
    상기 시스템 컨트롤 보드에 결합되는 제2 HDD/플레시 SSD RAID 컨트롤러; 및
    상기 제2 HDD/플레시 SSD 컨트롤러에 결합되고, 제2 HDD/플레시 SSD 유닛 세트를 포함하는 제2 하드 디스크 드라이브(HDD) 모듈
    을 포함하는, 하이브리드 저장 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 DDR SSD RAID 컨트롤러, 상기 제2 DDR SSD RAID 컨트롤러, 상기 제1 HDD/플레시 SSD RAID 컨트롤러, 및 상기 제2 HDD/플레시 SSD RAID 컨트롤러는 PCI-익스프레스(PCI-e) 기반 RAID 컨트롤러인, 하이브리드 저장 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 시스템 컨트롤 보드는,
    제1 프로세서에 결합되는 제1 칩;
    제2 프로세서에 결합되는 제2 칩;
    상기 제1 칩에 결합되는 제3 DDR SSD RAID 컨트롤러; 및
    상기 제2 칩에 결합되는 제3 HDD/플레시 SSD RAID 컨트롤러를 포함하는, 하이브리드 저장 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 시스템 컨트롤 보드는,
    상기 DDR SSD RAID 컨트롤러에 결합되는 제1 PCI-e 스위치; 및
    상기 HDD/플레시 SSD RAID 컨트롤러에 결합되는 제2 PCI-e 스위치를 더 포함하는, 하이브리드 저장 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 시스템 컨트롤 보드는, 상기 제1 PCI-e 스위치에 결합되는 적어도 하나의 PCI-e 슬롯을 통해 상기 제1 PCI-e 스위치에 결합되는 DDR SSD RAID 컨트롤러 세트를 더 포함하는, 하이브리드 저장 시스템.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 HDD/플레시 SSD RAID 컨트롤러 세트는 상기 제2 PCI-e 스위치에 결합되는 적어도 하나의 PCI-e 슬롯을 통해 상기 제2 PCI-e 스위치에 결합되는, 하이브리드 저장 시스템.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 시스템 컨트롤 보드는,
    상기 제2 칩에 결합되는 PCI-e 스위치 익스텐션; 및
    적어도 하나의 카드를 수신하기 위해 상기 PCI-e 스위치에 결합되는 적어도 하나의 PCI-e 슬롯을 더 포함하는, 하이브리드 저장 시스템.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 DDR SSD RAID 컨트롤러 세트 및 상기 HDD/플레시 SSD RAID 컨트롤러 세트 각각은,
    RAID 컨트롤러 CPU;
    상기 RAID 컨트롤러 CPU에 결합되는 칩; 및
    상기 칩에 결합되는 입력/출력(I/O) 커넥터 세트를 포함하는, 하이브리드 저장 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 DDR SSD RAID 컨트롤러 세트 및 상기 HDD/플레시 SSD RAID 컨트롤러 세트 각각은 패리티 및 캐시 컨트롤 컴포넌트를 더 포함하는, 하이브리드 저장 시스템.
  19. 더블 데이터 레이트 반도체 저장 장치(DDR SSD) RAID 컨트롤러 세트를 시스템 컨트롤 보드에 결합하는 단계;
    DDR SSD 유닛 세트를 포함하는 DDR SSD 모듈 세트를 상기 DDR SSD RAID 컨트롤러 세트에 결합하는 단계;
    HDD/플레시 SSD RAID 컨트롤러 세트를 상기 시스템 컨트롤 보드에 결합하는 단계; 및
    HDD/플레시 SSD 유닛 세트를 포함하는 하드 디스크 드라이브(HDD) 모듈 세트를 상기 HDD/플레시 SSD RAID 컨트롤러 세트에 결합하는 단계
    를 포함하는, 하이브리드 저장 시스템을 제공하는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 DDR SSD RAID 컨트롤러 세트 및 상기 HDD/플레시 SSD RAID 컨트롤러 세트는 PCI-익스프레스(PCI-e) 기반 RAID 컨트롤러인, 하이브리드 저장 시스템을 제공하는 방법.
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