KR101244001B1 - 하이브리드 ｒａｉｄ 저장 기반 시스템 아키텍쳐 및 이를 제공하는 방법 - Google Patents

하이브리드 ｒａｉｄ 저장 기반 시스템 아키텍쳐 및 이를 제공하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예들은, 하이브리드 RAID 저장 기반 반도체 저장 장치(SSD) 시스템을 제공한다. 특히 본 발명의 실시예들은, 호스트 컴퓨터에 연결되는 RAID 컨트롤러 (적어도 하나의) 세트를 제공한다. 저장 드라이브 세트는 하이브리드 RAID 컨트롤러 각각에 연결된다. 각 저장 장치의 구성 및 RAID 방법은 사용자 정책 파라미터에 기초하여 다이나믹하게 적응된다.

Description

하이브리드 ＲＡＩＤ 저장 기반 시스템 아키텍쳐 및 이를 제공하는 방법{SYSTEM ARCHITECTURE BASED ON HYBRID RAID STORAGE AND PROVIDING METHOD THEREOF}
본 발명의 실시예는, 설정 가능한 하이브리드 복수 배열 독립 디스크(RAID) 저장 기반 반도체 저장장치(SSD) 시스템 아키텍처 및 이를 제공하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 실시예는, 사용자 정책 파라미터(user policy parameters)에 기초하여 RAID 구성을 다이나믹하게 적응(adapt)시키도록 설정되는 하이브리드 RAID 컨트롤러 (적어도 하나의) 세트에 관한 것이다.
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2010.04.13.자로 출원되고, "SEMICONDUCTOR STORAGE DEVICE"로 명명되었으며, 공통 소유되고, 동시 계류중인 미국 출원 번호 12/758,937의 일부 실시예에 관련된다. 본 출원은 또한 2010.04.20.자로 출원되고, "RAID CONTROLLED SEMICONDUCTOR STORAGE DEVICE"로 명명되었으며, 공통 소유되고, 동시 계류중인 미국 출원 번호 12/763,701의 일부 실시예에 관련된다. 본 출원은 또한 2010.04.20.자로 출원되고, "RAID CONTROLLER FOR A SEMICONDUCTOR STORAGE DEVICE"로 명명되었으며, 공통 소유되고, 동시 계류중인 미국 출원 번호 12/763,688의 일부 실시예에 관련된다. 본 출원은 또한 2010.08.02.자로 출원되고, "HYBRID RAID CONTROLLER"로 명명되었으며, 공통 소유되고, 동시 계류중인 미국 출원 번호 12/848,281의 일부 실시예에 관련된다.
더 많은 컴퓨터 저장에 대한 필요가 증가함에 따라, 보다 효율적인 솔루션이 추구되고 있다. 알려진 바와 같이, 데이터 저장 매체로서는, 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 발명의 실시예들은 하이브리드 RAID 저장 기반 시스템 아키텍쳐를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예들은, 하이브리드 RAID 저장 기반 반도체 저장 장치(SSD) 시스템을 제공한다. 특히 본 발명의 실시예들은, 호스트 컴퓨터에 연결되는 RAID 컨트롤러 (적어도 하나의) 세트를 제공한다. 저장 드라이브 세트는 하이브리드 RAID 컨트롤러 각각에 연결된다. 각 저장 장치의 구성 및 RAID 방법은 사용자 정책 파라미터에 기초하여 다이나믹하게 적응된다.
본 발명의 제 1 실시예는 설정 가능한 하이브리드 복수 배열 독립 디스크(RAID) 저장 기반 반도체 저장 장치(SSD) 시스템 아키텍쳐를 제공하는 것으로, 호스트 컴퓨터에 연결되는 하이브리드 RAID 컨트롤러; 및 상기 하이브리드 RAID 컨트롤러에 연결되는 저장 드라이브 세트를 포함하며, 상기 하이브리드 RAID 컨트롤러는 저장 성능(performance) 파라미터 세트를 평가하고 상기 평가를 기초로 저장 드라이브 세트 각각의 RAID 구성(configuration)을 다이나믹하게 변화시키도록 적응된다.
본 발명의 제 2 실시예는 설정 가능한 하이브리드 복수 배열 독립 디스크(RAID) 저장 기반 반도체 저장 장치(SSD) 시스템 아키텍쳐를 제공하기 위한 방법을 제공하는 것으로, 호스트 컴퓨터에 연결되는 하이브리드 RAID 컨트롤러; 및 상기 하이브리드 RAID 컨트롤러에 연결되는 저장 드라이브 세트를 포함하며, 상기 하이브리드 RAID 컨트롤러는 저장 성능(performance) 파라미터 세트를 평가하고 상기 평가를 기초로 저장 드라이브 세트 각각의 RAID 구성(configuration)을 다이나믹하게 변화시키도록 적응된다.
본 발명의 제 3 실시예는 RAID 포맷(format) 내에 데이터를 저장하는 것을 컨트롤하기 위한 하이브리드 RAID 컨트롤러 및 저장 드라이브 세트를 포함하는 설정 가능한 디스크 배열 시스템을 제공하는 것으로, 상기 하이브리드 RAID 컨트롤러는 저장 성능(performance) 파라미터 세트를 평가하고 상기 평가를 기초로 저장 드라이브 세트 각각의 RAID 구성(configuration)을 다이나믹하게 변화시키도록 적응된다.
본 발명의 제 4 실시예는 RAID 포맷(format) 내에 데이터를 저장하는 것을 컨트롤하기 위한 하이브리드 RAID 컨트롤러 및 저장 드라이브 세트를 포함하는 설정 가능한 디스크 배열 시스템을 제공하기 위한 방법을 제공하는 것으로, 상기 하이브리드 RAID 컨트롤러는 저장 성능(performance) 파라미터 세트를 평가하고 상기 평가를 기초로 저장 드라이브 세트 각각의 RAID 구성(configuration)을 다이나믹하게 변화시키도록 적응된다.
PCI-익스프레스 인터페이스를 통한 호스트와 메모리 디스크 사이의 데이터 통신 시 호스트와 메모리 디스크 사이에 전송/수신되는 데이터 신호의 동기화를 조절함으로써 호스트에 대해 저속 데이터 프로세싱 속도를 지원하고, 동시에 메모리 디스크에 대한 고속 데이터 프로세싱 속도를 지원하며, 이에 의해 기존 인터페이스 환경에서 최대의 고속 데이터 프로세싱을 가능하게 하는 성능을 지원한다.
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 일 실시예에 따른 PCI-익스프레스(PCI-e) 타입 RAID 컨트롤 저장장치의 구성을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1의 하이브리드 RAID 컨트롤러를 설명하는 도면이다.
도 3은 도 1의 고속 SSD의 구성을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 4는 도 1의 컨트롤러 유닛의 구성을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 5a는 종래의 RAID 컨트롤러를 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 5b는 하이브리드 RAID 컨트롤러를 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 6은 하이브리드 RAID 데이터 저장 방법의 플로우를 설명하는 도면이다.
도면들은 크기는 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. 플래시 메모리라는 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(SAS)/직렬 고급 기술 접속(SAIA) 타입과 같은 I/O 표준의 RAID 저장 장치가 첨부 도면을 참조로 상세히 설명될 것이다.
상기에서 보여진 것처럼, 본 발명의 실시예들은 하이브리드 RAID 저장 기반 시스템 아키텍쳐를 제공한다. 특히 본 발명의 실시예들은, 시스템 보드에 연결되는 하이브리드 RAID 컨트롤러를 제공한다. 저장 드라이브 세트가 상기 하이브리드 RAID 컨트롤러에 연결된다. 각 저장 장치의 구성 및 RAID 방법은 사용자 정책 파라미터에 기초하여 다이나믹하게(dynamically) 적응된다.
직렬 접속 소형 컴퓨터 시스템 인터페이스(SAS)/ 직렬 고급 기술 접속(SATA) 타입과 같은 I/O 표준 저장 장치는 PCI-익스프레스 인터페이스를 통한 호스트와 메모리 디스크 사이의 데이터 통신 시 호스트와 메모리 디스크 사이에 전송/수신되는 데이터 신호의 동기화를 조절함으로써 호스트에 대해 저속 데이터 프로세싱 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(Small Computer System Interface)/SATA(Serial Advanced Technology Advancement) 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(600A-B); 및 호스트로부터의 명령에 따라서, 또는 호스트로부터 전송되는 전력에 에러가 발생할 때, 메모리 디스크 유닛에 저장된 데이터를 백업 저장 유닛에 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 반도체 메모리/또는 비휘발성 반도체 메모리(예를 들면, 플래시 메모리, 플래시 메모리2, 플래시 메모리3, 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.
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 할 것을 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 할 것을 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, SSD 메모리 디스크 유닛 (적어도 하나의) 세트(100) 및 HDD/플래시 메모리 유닛 세트에 연결되는 도 1 및 2의 하이브리드 RAID 컨트롤러(800)가 보다 상세하게 도시된다(도 1에서 유닛(810)으로 총괄적으로 도시됨). 도시되는 바와 같이, 하이브리드 RAID 컨트롤러(800)는 일반적으로, 호스트 인터페이스(820); 상기 호스트 인터페이스(820)에 연결되는 디스크 컨트롤러(830); 및 고속 호스트 인터페이스(840)를 포함한다. 디스크 컨트롤러(830)에 또한 연결되는 것은 제 1 디스크 모니터링 유닛(860A)으로, 이는 제 1 디스크 마운트(850A)에 연결된다. 일반적으로, SSD 메모리 디스크 유닛(100)은 제 1 디스크 마운트(850A)에 마운트 되며 제 1 디스크 모니터링 유닛(860A)에 의해 탐지(detect)된다. 또한 디스크 컨트롤러(830)에 연결되는 것은 제 2 디스크 모니터링 유닛(860B)으로서, 이는 제 2 디스크 마운트(850B)에 연결된다. 일반적으로, HDD/플래시 메모리 유닛(110)은 제 2 디스크 마운트(850B)에 마운트 되며 제 2 디스크 모니터링 유닛(860B)에 의해 탐지된다. 디스크 플러그 앤 플레이(PnP 컨트롤러(870))는 제 1 디스크 마운트(850A) 및 제 2 디스크 마운트(850B)와 관련된 기능 및/또는 탐지 기능을 컨트롤한다. 일반적으로, 하이브리드 RAID 컨트롤러(800)는 SSD 메모리 디스크 유닛(100) 및 HDD/플래시 메모리 유닛(110)의 작동을 컨트롤한다. 이는 SSD 메모리 디스크 유닛(100) 및 HDD/플래시 메모리 유닛(110)의 탐지, 그로부터의 데이터 검색 및 저장 등을 포함한다.
도 3을 참조하면, 고속 SSD(100)의 구성을 개략적으로 설명하는 도면이 도시된다. 도시되는 바와 같이, SSD 메모리 디스크 유닛(100)은, 호스트 인터페이스(202)(예를 들면 PCI-익스프레스 호스트)(도 1의 인터페이스(200) 또는 도시된 바와 같이 분리된 인터페이스일 수 있는); 백업 컨트롤 모듈(700)과 인터페이스 하는 직접 메모리 액세스(DMA: Direct Memory Access) 컨트롤러(302); ECC 컨트롤러(304); 및 고속 저장에 사용되는 메모리(602)의 하나 또는 그 이상의 블록(604)을 컨트롤하기 위한 메모리 컨트롤러(306); 포함한다.
도 4를 참조하면, 도 1의 컨트롤러 유닛(300)은, SSD 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, SSD 메모리 디스크 유닛(100)으로부터 데이터를 판독하여 호스트에 해당 데이터를 제공하거나, 메모리 컨트롤 모듈(310)을 컨트롤하여 SSD 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 SSD 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 SSD 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 SSD 메모리 디스크 유닛(100)으로 동기화된 데이터 신호를 전송할 수 있도록 하는 동기화 컨트롤 모듈(340); 및 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, 데이터를 버퍼링하고 데이터 클록을 조정함으로써 손실 없이 고속으로 동기화 컨트롤 모듈(340)과 DMA 컨트롤 모듈(320) 사이에 전송/수신되는 데이터를 프로세싱한다.
도 5a는 종래의 대칭 및 고정된(static) RAID 컨트롤러 아키텍쳐를 개략적으로 도시한다. RAID는 높은 수준의 성능, 신뢰, 및/또는 더 큰 데이터 볼륨 사이즈를 달성하기 위해 복수 저장 드라이브의 동시적인 사용을 채택하는 기술이다. 이는 저장 관리를 단순화하도록 복수 하드 드라이브를 하나의 저장 볼륨처럼 제시(presenting) 함으로써 달성된다. 도 5a에서, 호스트(410)는 RAID 컨트롤러(412)에 연결된다. 스토리지 A(418)는 인터페이스 A(414)를 경유하여 RAID 컨트롤러(412)에 연결된다. 스토리지 A'(420)는 인터페이스 A'(416)를 경유하여 RAID 컨트롤러(412)에 연결된다. 종래의 RAID 운영(schemes)은 작동을 위한 동일하고 대칭적인 스토리지를 상정한다. 그러한 대칭성은 RAID 성능을 타협한다(compromise). 실제로, 스토리지는 모두 다르며 실제 동작시에는 심지어 더욱 다를 수 있다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 RAID 컨트롤러 아키텍쳐를 개략적으로 도시한다. 하이브리드 RAID 컨트롤러(432)는 호스트(430)에 연결된다. 스토리지 A(442)는 인터페이스 A(436)를 경유하여 하이브리드 RAID 컨트롤러(432)에 연결된다. 스토리지 B(444)는 인터페이스 B(438)를 경유하여 하이브리드 RAID 컨트롤러(432)에 연결된다. 스토리지 A(442)를 위한 RAID는 파라미터 세트 A(434)에 의해 컨트롤 된다. 스토리지 B(444)를 위한 RAID는 파라미터 세트 B(440)에 의해 컨트롤 된다. 하이브리드 RAID 컨트롤러는 저장에 있어서 최적의 성능을 허가하도록 RAID 구성에 있어서 비대칭성을 허락한다.
RAID 내의 데이터는 다양한 데이터 저장 기술, 스트라이핑(striping), 미러링(mirroring), 스트라이핑 패리티(striping parity) 또는 이들의 조합, 을 이용하여 저장될 수 있다. 데이터 미러링은, 중복(redundancy)과 읽기 속도를 제공하도록 동일한 데이터를 두 개의 하드 드라이브에 저장한다. 만일 하나의 드라이브에 문제가 생겨도 다른 드라이브가 여전히 데이터를 가지고 있으므로, 이로서 중복(redundant)이 된다. 데이터 스트라이핑은 데이터를 복수의 하드 드라이브에 분산시킨다. 스트라이핑 단독으로는 내고장성의 관점에서 신뢰할 수 없다. 패리티가 추가된 스트라이핑은 신뢰도의 문제를 해결할 수 있는데 이는 보통의 데이터 스트라이핑처럼 데이터가 복수의 하드 드라이브에 걸쳐 스트라이핑 되지만 패리티가 생성되어 하나 또는 그 이상의 하드 드라이브에 저장되기 때문이다. 패리티 데이터는 배열 내에서 하나 또는 두 개의 하드 드라이브에 문제가 생기면 RAID 볼륨이 재 구성되도록 허락한다.
이러한 기술 각각은 사용자의 목표(goal)에 따라서 이점과 불리한 점을 가진다. RAID 최적화 목표는 사용자가 정한 정책에 기초한다. 데이터 저장 기술이 어떻게 RAID 설정 및 방법에 적용될 것인지에 영향을 미치는, 사용자에 의해 특정되는 파라미터 세트에 의해 사용자 정책은 지배된다. 상기 파라미터 세트는 RAID 하드웨어 파라미터에 관련되며, 대기시간(latency), 용량(capacity), 처리량(throughput), 및 신뢰성을 포함하나 이에 한정되지 않는다. RAID 컨트롤러는, 파라미터 세트를 평가하고, 사용자가 정한 정책에 기초하여 사용자 목표의 더 나은 최적화를 허락하는 임의의 저장 구성(storage configuration)을 결정한다.
도 6은 하이브리드 RAID 데이터 저장 방법의 플로우를 도시한다. 비대칭 RAId 컨트롤러는 접속된(attached) 저장 성능 파라미터를 측정하고 평가한다(단계 S1). RAID 컨트롤러는 대기시간, 용량, 처리량, 및 신뢰성과 같은 비대칭 및 다이나믹 RAID 목표를 달성하기 위해 저장 파라미터를 분석한다(단계 S2). RAID 컨트롤러는 동일한 RAID 구성(설정)(configuration) 하에서 저장 파라미터가 변할 때 RAID 파라미터를 업데이트한다(단계 S3). 만일 RAID 재 구성이 요구된다면(단계 S4), RAID 파라미터 및 목표에 기초하여 RAID가 재 구성(설정)된다(단계 S5). 또한, 모든 디스크의 페일(fail)과 같은 극한 상태 하에서 RAID 컨트롤러는 RAID 구성이 변경되도록 강요한다.
RAID 기술인 스트라이핑은 하나의 데이터 집합(single chunk of data)을 취하여 복수의 드라이브에 걸쳐 퍼뜨린다. 스트라이핑이 가지는 이점은 향상된 성능에 있다. 동일한 데이터가 단일의 드라이브에 기록되는 것과 비교하여, 두 배의 양의 데이터가 주어진 타임 프레임 내에 두 개의 드라이브에 기록될 수 있다. 도 5b를 다시 참조하여, 대기시간 저장 파라미터가 스토리지 A 및 스토리지 B에 대해 다르게 설정된 예를 고려하여 본다. 대기시간, 또는 지연은, 지정된 한 지점으로부터 다른 지점까지 데이터의 패킷이 도달하는데 얼마나 걸리는지를 의미한다. 만일, 스토리지 A를 위한 RAID 대기시간 저장 파라미터가 스토리지 B를 위한 대기시간 파라미터 보다 낮다면, 파일이나 블록의 시작 부분은 스토리지 A에 저장되고 그 후 부분은 스토리지 B에 저장되어, 전체적인 대기시간이 감소되도록 스트라이핑이 수행될 수 있다. 스토리지 A를 위한 대기시간 파라미터가 스토리지 B를 위한 것보다 현저하게 낮은 극한 케이스에 있어서, RAID 대기시간은 (부분적인) 스토리지 A의 역할을 스토리지 B의 RAID된 캐시(RAIDed cache)로 변경함으로써 더욱 최적화 될 수 있다.
또한, 만일 스토리지 A를 위한 RAID 처리량 저장 파라미터가 스토리지 B를 위한 처리량 파라미터보다 높다면, 더 많은 데이터가 스토리지 A에 저장되도록 스트라이핑이 수행될 수 있다. 스토리지 A가 더 많은 부분의 파일 또는 블록을 스토리지 B에 비하여 홀드(hold) 하기 때문에 처리량은 극대화된다. 파일 또는 블록을 로딩할 때, 파일 또는 블록은 모든 블록 및 파일이 완전히 로딩될 때까지 비례해서(proportionally) 로딩된다.
스토리지 A를 위한 RAID 용량 저장 파라미터가 스토리지 B를 위한 용량 저장 파라미터에 비해 낮은 경우, RAID 컨트롤러는 데이터를 저장할 때 스트라이핑을 비례적으로 조정한다. 스토리지 A를 위한 RAID 중복(redundancy) 저장 파라미터가 스토리지 B를 위한 동일한 파라미터보다 낮은 경우에는, RAID 컨트롤러는 더 나은 중복을 위하여 더 많은 데이터를 스토리지 B에 할당한다.
상기에 열거된 예들은 예시적인 것에 불과하며 제한의 의도로 열거된 것이 아니다. 하나의 또는 그 이상의 사용자 목표를 달성하도록 지원하는 사용자가 정한 정책에 기초하여, 임의의 기술 또는 그 기술들의 조합이 RAID 컨트롤러에 의하여 채택될 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(600A-B)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 메모리 디스크 유닛(100)에 저장된 데이터를 백업 저장 유닛(600)에 백업하고 호스트로부터의 지시에 따라서, 또는 호스트로부터 전송되는 전력이 임계값을 벗어남에 따라 호스트의 전력 소스에 에러가 발생할 때, 메모리 디스크 유닛(100)에 저장된 데이터를 백업 저장 유닛(600)에 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 사이의 데이터 통신 시 호스트와 메모리 디스크 사이에 전송/수신되는 데이터 신호의 동기화를 조절함으로써 호스트에 대해 저속 데이터 프로세싱 속도를 지원하고, 동시에 메모리 디스크에 대한 고속 데이터 프로세싱 속도를 지원하며, 이에 의해 기존 인터페이스 환경에서 최대의 고속 데이터 프로세싱을 가능하게 하는 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: SSD 메모리 디스크 유닛
200: 인터페이스 유닛
300: 컨트롤러
400: 보조 전력 소스 유닛
500: 전력 소스 컨트롤 유닛
600A-B: 백업 저장 유닛
700: 백업 컨트롤 유닛
800: RAID 컨트롤러

Claims (24)

  1. 설정 가능한 하이브리드 복수 배열 독립 디스크(RAID) 저장 기반 반도체 저장 장치(SSD) 시스템 아키텍쳐로서,
    호스트 컴퓨터에 연결되는 하나의 하이브리드 RAID 컨트롤러; 및
    상기 하나의 하이브리드 RAID 컨트롤러에 연결되는 다수의 저장 드라이브 세트를 포함하며,
    상기 하나의 하이브리드 RAID 컨트롤러는 저장 성능(performance) 파라미터 세트를 평가하고 상기 평가를 기초로 저장 드라이브 세트 각각의 RAID 구성(configuration)을 변화시키도록 적응되며,
    상기 저장 드라이브 세트는 서로 다른 속도의 SSD 메모리 디스크 유닛 및 HDD/플래시 메모리 유닛 세트인, 설정 가능한 하이브리드 복수 배열 독립 디스크(RAID) 저장 기반 반도체 저장 장치(SSD) 시스템 아키텍쳐.
  2. 제 1 항에 있어서,
    사용자로부터 상기 저장 성능 파라미터 세트를 받아들이기 위한 수단; 및
    상기 저장 성능 파라미터 세트를 저장 장치에 저장하기 위한 수단;을 더 포함하는 설정 가능한 하이브리드 복수 배열 독립 디스크(RAID) 저장 기반 반도체 저장 장치(SSD) 시스템 아키텍쳐.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 저장 성능 파라미터 세트는 각 저장 드라이브의 데이터 저장 성능과 관련되는, 설정 가능한 하이브리드 복수 배열 독립 디스크(RAID) 저장 기반 반도체 저장 장치(SSD) 시스템 아키텍쳐.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 저장 성능 파라미터 세트는, 대기시간, 처리량, 용량, 및 신뢰도 중 적어도 하나를 포함하는, 설정 가능한 하이브리드 복수 배열 독립 디스크(RAID) 저장 기반 반도체 저장 장치(SSD) 시스템 아키텍쳐.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 저장 드라이브 세트 각각은 전용(dedicated) 인터페이스를 경유하여 상기 하이브리드 RAID 컨트롤러에 연결되는, 설정 가능한 하이브리드 복수 배열 독립 디스크(RAID) 저장 기반 반도체 저장 장치(SSD) 시스템 아키텍쳐.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 하이브리드 RAID 컨트롤러는, 기 설정된 상태가 발생할 때 적어도 하나의 저장 드라이브 세트의 RAID 구성을 변경하도록 더 설정되는, 설정 가능한 하이브리드 복수 배열 독립 디스크(RAID) 저장 기반 반도체 저장 장치(SSD) 시스템 아키텍쳐.
  7. 설정 가능한 하이브리드 복수 배열 독립 디스크(RAID) 저장 기반 반도체 저장 장치(SSD) 시스템 아키텍쳐를 제공하는 방법으로서,
    호스트 컴퓨터에 하나의 하이브리드 RAID 컨트롤러를 연결하는 단계; 및
    상기 하나의 하이브리드 RAID 컨트롤러에 다수의 저장 드라이브 세트를 연결하는 단계를 포함하며,
    상기 하나의 하이브리드 RAID 컨트롤러는 저장 성능(performance) 파라미터 세트를 평가하고 상기 평가를 기초로 저장 드라이브 세트 각각의 RAID 구성(configuration)을 변화시키도록 적응되며,
    상기 저장 드라이브 세트는 서로 다른 속도의 SSD 메모리 디스크 유닛 및 HDD/플래시 메모리 유닛 세트인, 설정 가능한 하이브리드 복수 배열 독립 디스크(RAID) 저장 기반 반도체 저장 장치(SSD) 시스템 아키텍쳐를 제공하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    사용자로부터 상기 저장 성능 파라미터 세트를 받아들이는 단계; 및
    상기 저장 성능 파라미터 세트를 저장 장치에 저장하는 단계;를 더 포함하는 설정 가능한 하이브리드 복수 배열 독립 디스크(RAID) 저장 기반 반도체 저장 장치(SSD) 시스템 아키텍쳐를 제공하는 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 저장 성능 파라미터 세트는 각 저장 드라이브의 데이터 저장 성능과 관련되는, 설정 가능한 하이브리드 복수 배열 독립 디스크(RAID) 저장 기반 반도체 저장 장치(SSD) 시스템 아키텍쳐를 제공하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 저장 성능 파라미터 세트는, 대기시간, 처리량, 용량 및 신뢰도 중 적어도 하나를 포함하는, 설정 가능한 하이브리드 복수 배열 독립 디스크(RAID) 저장 기반 반도체 저장 장치(SSD) 시스템 아키텍쳐를 제공하는 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 저장 드라이브 세트 각각은 전용(dedicated) 인터페이스를 경유하여 하이브리드 RAID 컨트롤러에 연결되는, 설정 가능한 하이브리드 복수 배열 독립 디스크(RAID) 저장 기반 반도체 저장 장치(SSD) 시스템 아키텍쳐를 제공하는 방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 하이브리드 RAID 컨트롤러는, 기 설정된 상태가 발생할 때 적어도 하나의 저장 드라이브 세트의 RAID 구성을 변경하도록 더 설정되는, 설정 가능한 하이브리드 복수 배열 독립 디스크(RAID) 저장 기반 반도체 저장 장치(SSD) 시스템 아키텍쳐를 제공하는 방법.
  13. RAID 포맷(format) 내에 데이터를 저장하는 것을 컨트롤하기 위한 하나의 하이브리드 RAID 컨트롤러 및 다수의 저장 드라이브 세트를 포함하는 설정 가능한 디스크 배열 시스템으로서,
    상기 하나의 하이브리드 RAID 컨트롤러는 저장 성능(performance) 파라미터 세트를 평가하고 상기 평가를 기초로 저장 드라이브 세트 각각의 RAID 구성(configuration)을 변화시키도록 적응되며,
    상기 저장 드라이브 세트는 서로 다른 속도의 SSD 메모리 디스크 유닛 및 HDD/플래시 메모리 유닛 세트인, RAID 포맷(format) 내에 데이터를 저장하는 것을 컨트롤하기 위한 하이브리드 RAID 컨트롤러 및 저장 드라이브 세트를 포함하는 설정 가능한 디스크 배열 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    사용자로부터 상기 저장 성능 파라미터 세트를 받아들이기 위한 수단; 및
    상기 저장 성능 파라미터 세트를 저장 장치에 저장하기 위한 수단;을 더 포함하는 RAID 포맷(format) 내에 데이터를 저장하는 것을 컨트롤하기 위한 하이브리드 RAID 컨트롤러 및 저장 드라이브 세트를 포함하는 설정 가능한 디스크 배열 시스템.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 저장 성능 파라미터 세트는 각 저장 드라이브의 데이터 저장 성능과 관련되는, RAID 포맷(format) 내에 데이터를 저장하는 것을 컨트롤하기 위한 하이브리드 RAID 컨트롤러 및 저장 드라이브 세트를 포함하는 설정 가능한 디스크 배열 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 저장 성능 파라미터 세트는, 대기시간, 처리량, 용량 및 신뢰도 중 적어도 하나를 포함하는, RAID 포맷(format) 내에 데이터를 저장하는 것을 컨트롤하기 위한 하이브리드 RAID 컨트롤러 및 저장 드라이브 세트를 포함하는 설정 가능한 디스크 배열 시스템.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 저장 드라이브 세트 각각은 전용(dedicated) 인터페이스를 경유하여 상기 하이브리드 RAID 컨트롤러에 연결되는, RAID 포맷(format) 내에 데이터를 저장하는 것을 컨트롤하기 위한 하이브리드 RAID 컨트롤러 및 저장 드라이브 세트를 포함하는 설정 가능한 디스크 배열 시스템.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 하이브리드 RAID 컨트롤러는, 기 설정된 상태가 발생할 때 적어도 하나의 저장 드라이브 세트의 RAID 구성을 변경하도록 더 설정되는, RAID 포맷(format) 내에 데이터를 저장하는 것을 컨트롤하기 위한 하이브리드 RAID 컨트롤러 및 저장 드라이브 세트를 포함하는 설정 가능한 디스크 배열 시스템.
  19. RAID 포맷(format) 내에 데이터를 저장하는 것을 컨트롤하기 위한 하나의 하이브리드 RAID 컨트롤러 및 다수의 저장 드라이브 세트를 포함하는 설정 가능한 디스크 배열 시스템을 제공하기 위한 방법으로서,
    상기 하나의 하이브리드 RAID 컨트롤러는 저장 성능(performance) 파라미터 세트를 평가하는 단계; 및 상기 평가를 기초로 저장 드라이브 세트 각각의 RAID 구성(configuration)을 변화시키도록 적응되는 단계를 포함하고,
    상기 저장 드라이브 세트는 서로 다른 속도의 SSD 메모리 디스크 유닛 및 HDD/플래시 메모리 유닛 세트인, RAID 포맷(format) 내에 데이터를 저장하는 것을 컨트롤하기 위한 하이브리드 RAID 컨트롤러 및 저장 드라이브 세트를 포함하는 설정 가능한 디스크 배열 시스템을 제공하기 위한 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    사용자로부터 상기 저장 성능 파라미터 세트를 받아들이는 단계; 및
    상기 저장 성능 파라미터 세트를 저장 장치에 저장하는 단계;를 더 포함하는 RAID 포맷(format) 내에 데이터를 저장하는 것을 컨트롤하기 위한 하이브리드 RAID 컨트롤러 및 저장 드라이브 세트를 포함하는 설정 가능한 디스크 배열 시스템을 제공하기 위한 방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 저장 성능 파라미터 세트는 각 저장 드라이브의 데이터 저장 성능과 관련되는, RAID 포맷(format) 내에 데이터를 저장하는 것을 컨트롤하기 위한 하이브리드 RAID 컨트롤러 및 저장 드라이브 세트를 포함하는 설정 가능한 디스크 배열 시스템을 제공하기 위한 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 저장 성능 파라미터 세트는, 대기시간, 처리량, 용량 및 신뢰도 중 적어도 하나를 포함하는, RAID 포맷(format) 내에 데이터를 저장하는 것을 컨트롤하기 위한 하이브리드 RAID 컨트롤러 및 저장 드라이브 세트를 포함하는 설정 가능한 디스크 배열 시스템을 제공하기 위한 방법.
  23. 제 19 항에 있어서,
    상기 저장 드라이브 세트 각각은 전용(dedicated) 인터페이스를 경유하여 하이브리드 RAID 컨트롤러에 연결되는, RAID 포맷(format) 내에 데이터를 저장하는 것을 컨트롤하기 위한 하이브리드 RAID 컨트롤러 및 저장 드라이브 세트를 포함하는 설정 가능한 디스크 배열 시스템을 제공하기 위한 방법.
  24. 제 19 항에 있어서,
    상기 하이브리드 RAID 컨트롤러는, 기 설정된 상태가 발생할 때 적어도 하나의 저장 드라이브 세트의 RAID 구성을 변경하도록 더 설정되는, RAID 포맷(format) 내에 데이터를 저장하는 것을 컨트롤하기 위한 하이브리드 RAID 컨트롤러 및 저장 드라이브 세트를 포함하는 설정 가능한 디스크 배열 시스템을 제공하기 위한 방법.

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