KR20130021339A - 반도체 저장 장치를 위한 네트워크 사용 가능 ｒａｉｄ 컨트롤러 - Google Patents

반도체 저장 장치를 위한 네트워크 사용 가능 ｒａｉｄ 컨트롤러 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예들은 호스트에 대해 저속 데이터 처리를 지원하는 직렬 접속 소형 컴퓨터 시스템 인터페이스/직렬 고급 기술 접속 장치(PCI-Express) 타입의 저장 장치를 위한 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러를 제공한다. 특히, 본 발명의 실시예들은 하나 또는 그 이상(예를 들어, 한 세트)의 반도체 저장 장치(SSDs)에 결합되는 네트워크 사용가능 RAID 컨트롤러를 제공한다. 다른 구성들 사이에서, 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러는 네트워크 인터페이스에 결합된 입출력(I/O) 컨트롤러를 포함한다. 네트워크 인터페이스는 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러가 외부 네트워크와 통신할 수 있도록 한다.

Description

반도체 저장 장치를 위한 네트워크 사용 가능 ＲＡＩＤ 컨트롤러 {Network-capable RAID controller for a semiconcuctor Storage Device}
본 발명은 직렬 접속 소형 컴퓨터 시스템 인터페이스/직렬 고급 기술의 반도체 저장 장치를 위한 RAID 컨트롤러에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 네트워크 사용가능 RAID 컨트롤러에 관한 것이다.
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2010.04.13.자로 출원되고, "SEMICONDUCTOR STORAGE DEVICE"로 명명되었으며, 공통 소유되고 전체 구성이 인용문헌으로 병합된 동시 계류중인 미국 출원 번호 12/758,937의 일부 실시예에 관련된다. 또한 본 출원은 2010.04.20.자로 출원되고, "RAID CONTROLLED SEMICONDUCTOR STORAGE DEVICE"로 명명되었으며, 공통 소유되고, 전체 구성이 인용문헌으로 병합된 동시 계류중인 미국 출원 번호 12/763,701의 일부 실시예에 관련된다. 또한 본 출원은 2010.04.20.자로 출원되고, "RAID CONTROLLER FOR A SEMICONDUCTOR STORAGE DEVICE"로 명명되었으며, 공통 소유되고, 전체 구성이 인용문헌으로 병합된 동시 계류중인 미국 출원 번호 12/763,688의 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 호스트에 대해 저속 데이터 처리를 지원하는 직렬 접속 소형 컴퓨터 시스템 인터페이스/직렬 고급 기술 접속 장치(PCI-Express) 타입의 저장 장치를 위한 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러를 제공한다. 특히, 본 발명의 실시예들은 하나 또는 그 이상(예를 들어, 한 세트)의 반도체 저장 장치(SSDs)에 결합되는 네트워크 사용가능 RAID 컨트롤러를 제공한다. 다른 구성들 사이에서, 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러는 네트워크 인터페이스에 결합된 입출력(I/O) 컨트롤러를 포함한다. 네트워크 인터페이스는 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러가 외부 네트워크와 통신할 수 있도록 한다.
본 발명의 제 1 실시예는 한 세트의 휘발성 반도체 메모리를 포함하는 한 세트의 SSD 메모리 디스크 유닛들에 결합된 디스크 마운트; 호스트 인터페이스 기능 세트를 제공하기 위해 디스크 모니터링 유닛 및 디스크 마운트에 결합된 고속 호스트 인터페이스; 고속 호스트 인터페이스에 결합된 디스크 컨트롤러; 디스크 컨트롤러에 결합된 입출력(I/O) 컨트롤러; 및 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러를 외부 네트워크에 연결시키기 위해 I/O 컨트롤러에 결합된 네트워크 인터페이스를 포함하는 반도체 저장 장치(SSD)를 위한 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러를 제공한다.
본 발명의 제 2 실시예는 한 세트의 휘발성 반도체 메모리를 포함하는 한 세트의 SSD 메모리 디스크 유닛들에 결합된 디스크 마운트; 호스트 인터페이스 기능 세트를 제공하기 위해 디스크 모니터링 유닛 및 디스크 마운트에 결합된 고속 호스트 인터페이스; 한 세트의 SSD 메모리 디스크 유닛을 모니터링하기 위해 디스크 마운트에 결합된 디스크 모니터링 유닛; 디스크 마운트를 제어하기 위해 디스크 모니터링 유닛 및 디스크 마운트에 결합된 디스크 플러그 앤 플레이 컨트롤러; 고속 호스트 인터페이스에 결합된 디스크 컨트롤러; 디스크 컨트롤러에 결합된 입출력(I/O) 컨트롤러; 및 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러를 외부 네트워크에 연결시키기 위해 I/O 컨트롤러에 결합된 네트워크 인터페이스를 포함하는 반도체 저장 장치(SSD)를 위한 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러를 제공한다.
본 발명의 제 3 실시예는 한 세트의 휘발성 반도체 메모리를 포함하는 한 세트의 SSD 메모리 디스크 유닛에 디스크 마운트를 결합하는 단계; 호스트 인터페이스 기능 세트를 제공하기 위해 디스크 모니터링 유닛 및 디스크 마운트에 고속 호스트 인터페이스를 결합하는 단계; 고속 호스트 인터페이스에 디스크 컨트롤러를 결합하고; 디스크 컨트롤러에 입출력(I/O) 컨트롤러를 결합하는 단계; 및 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러에 외부 네트워크를 연결하기 위해 I/O 컨트롤러에 네트워크 인터페이스를 결합하는 단계를 포함하는 반도체 저장 장치(SSD)를 위한 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러를 형성하는 방법을 제공한다.
본 발명에 의한 직렬 접속 소형 컴퓨터 시스템 인터페이스/직렬 고급 기술 접속(PCI-익스프레스) 타입의 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.
본 발명의 이러한 특징들 및 다른 특징들은 첨부되는 도면들과 함께 본 발명의 다양한 실시예에 대한 이하의 상세한 설명들로부터 보다 쉽게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 직렬 접속 소형 컴퓨터 시스템 인터페이스/직렬 고급 기술 접속 (PCI-익스프레스) 타입의 RAID 컨트롤 저장 장치의 구성을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 2는 SSD 세트에 연결된 RAID 컨트롤러를 보다 구체적으로 설명하는 도면이다.
도 3은 도 1 및 도 2의 RAID 컨트롤러를 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 4는 도 1의 고속 SSD의 구성을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 5는 도 1의 컨트롤러 유닛의 구성을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도면들은 크기를 조정할 필요가 없다. 도면들은 본 발명의 구체적인 파라미터들을 나타내기 위한 것이 아니라, 단지 개략적으로만 나타낸다. 도면들은 단지 본 발명의 통상적인 실시예를 도시하며, 따라서 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 이해되어서는 안된다. 도면에서, 유사한 도면 부호는 유사한 구성을 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.
앞에서 설명하였듯이, 본 발명의 실시예들은 호스트에 대해 저속 데이터 프로세싱 속도를 지원하는 직렬 접속 소형 컴퓨터 시스템 인터페이스/직렬 고급 기술 접속 (PCI-익스프레스) 타입의 저장 장치를 위한 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러를 제공한다. 특히, 본 발명의 실시예들은 하나 또는 그 이상(예를 들어, 한 세트)의 반도체 저장 장치(SSDs)에 결합되는 네트워크 사용가능 RAID 컨트롤러를 제공한다. 다른 구성들 사이에서, 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러는 네트워크 인터페이스에 결합된 입출력(I/O) 컨트롤러를 포함한다. 네트워크 인터페이스는 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러가 외부 네트워크와 통신할 수 있도록 한다.
PCI-익스프레스 인터페이스를 통하여 데이터 저장/판독 서비스를 제공하는 직렬 접속 소형 컴퓨터 시스템 인터페이스/직렬 고급 기술 접속 (PCI-익스프레스) 타입의 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤 저장 장치가 제공된다. RAID 컨트롤러는 통상적으로 한 세트의 휘발성 반도체 메모리를 포함하는 한 세트의 PCI-익스프레스 SSD 메모리 디스크 유닛들에 결합된 디스크 마운트; 한 세트의 PCI-익스프레스 SSD 메모리 디스크 유닛을 모니터링하기 위해 디스크 마운트에 결합된 디스크 모니터링 유닛; 디스크 마운트를 제어하기 위해 디스크 모니터링 유닛 및 디스크 마운트에 결합된 디스크 플러그 앤 플레이 컨트롤러; 고속 호스트 인터페이스 및 디스크 모니터링 유닛에 결합된 디스크 컨트롤러; 디스크 컨트롤러에 결합된 입출력(I/O) 컨트롤러; 및 I/O 컨트롤러에 결합된 네트워크 인터페이스 및 호스트 인터페이스를 포함한다.
직렬 접속 소형 컴퓨터 시스템 인터페이스/직렬 고급 기술 접속(PCI-Express) 타입의 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/SATA 기술을 활용할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 PCI-익스프레스 타입, RAID 컨트롤 반도체 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 메모리 디스크 유닛(100)으로 지칭됨)를 갖는 복수의 메모리 디스크; SSD(100)에 결합되는 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러(800)(유닛(810)으로 도시됨); 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(300), SSD 메모리 디스크 유닛(100), 백업 저장 유닛, 백업 컨트롤 유닛으로 PCI-익스프레스 호스트 인터페이스 유닛을 통해 호스트로부터 전송되는 전력을 공급하고, 보조 전력 소스 유닛으로부터 전력을 수신하며 컨트롤러 유닛을 통해 SSD 메모리 디스크 유닛에 전력을 공급하는 전력 소스 컨트롤 유닛(500); SSD 메모리 디스크 유닛의 데이터를 저장하는 백업 저장 유닛(600A-B); 및 호스트로부터의 명령에 따라서, 또는 호스트로부터 전송되는 전력에 에러가 발생할 때, 백업 저장 유닛의 SSD 메모리 디스크 유닛에 저장된 데이터를 백업하는 백업 컨트롤 유닛(700); 및 SSD 메모리 디스크 유닛(100), 컨트롤러(300) 및 내부 백업 컨트롤러(700)에 결합된 독립한 디스크(RAID) 컨트롤러(800)의 정리된 배열(redundant array)로 구성되는 RAID 컨트롤 PCI-익스프레스 타입 저장 장치(110)를 도시한다.
SSD 메모리 디스크 유닛(100)은 고속 데이터 입력/출력을 위한 복수의 휘발성 반도체 메모리(예를 들면, DDR, DDR2, DDR3, SDRAM 등)를 포함하는 복수의 메모리 디스크로 구성되고, 컨트롤러(300)의 컨트롤에 따라 데이터를 입력 및 출력한다. SSD 메모리 디스크 유닛(100)은 메모리 디스크가 병렬로 배열되는 구성을 가질 수도 있다.
컨트롤러 유닛(300)은 PCI-익스프레스 호스트 인터페이스 유닛(200)과 SSD 메모리 디스크 유닛(100) 사이에 전송/수신되는 데이터 신호의 동기화를 조정하여 PCI-익스프레스 호스트 인터페이스 유닛(200)과 SSD 메모리 디스크 유닛(100) 간의 데이터 전송/수신 속도를 컨트롤한다.
도 2를 참조하면, RAID 컨트롤 SSD(810)의 보다 상세한 도해가 도시된다. 도시되는 바와 같이, PCI-e 타입 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러(800)가 임의의 수의 SSD(100)에 직접적으로 결합될 수 있다. 특히, 이는 SSD(100)의 최적화된 컨트롤을 허용한다. 특히, 네트워크 사용 가능 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 3을 참조하면, SSD(100A-N)의 (적어도 하나의)세트에 연결되는 도 1 및 도 2의 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러(800)의 도해가 보다 상세하게 도시된다.
도시되는 바와 같이, 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러는 일반적으로, 호스트 인터페이스(820), 호스트 인터페이스(820)에 연결되는 I/O 컨트롤러(824), I/O 컨트롤러(824)에 연결되는 네트워크 인터페이스(828), I/O 컨트롤러(824) 및 고속 호스트 인터페이스(840)에 연결되는 디스크 컨트롤러(830). 또한 디스크 컨트롤러(830)에는 디스크 모니터링 유닛(860)이 연결되는데, 이는 디스크 마운트(850)에 연결된다. 일반적으로, SSD(100)는 디스크 마운트(850) 상에 마운트 되며, 디스크 모니터링 유닛(860)에 의해 탐지된다. 게다가, 디스크 플러그 앤 플레이(PnP 컨트롤러(870))는 디스크 마운트(850)와 관련된 기능 및/또는 탐지 기능을 컨트롤한다. 일반적으로 RAID 컨트롤러(100)는 SSD(100)의 작동을 컨트롤한다. 이것은 SSD(100)의 탐지, 그로부터의 데이터 저장과 검색 등을 포함한다.
도 3에 도시되어 있듯이, 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러(800)는 I/O 컨트롤러(824) 및 네트워크 인터페이스(828)을 통해 외부 네트워크(120)와 직접 통신할 수 있는 기능을 갖는다. 일반적으로 네트워크 인터페이스(828)는 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러(800) 및 외부 네트워크(120) 사이의 모든 통신을 제어한다. 게다가, I/O 컨트롤러(824)는 호스트 인터페이스(820), 네트워크 인터페이스(828), 및 디스크 컨트롤러(830) 사이의 신호들을 연결한다. 특히, 도 3에서 도시된 구성은 외부 네트워크(120)로부터의 신호가 호스트를 통해 라우팅될 필요가 없기 때문에 호스트 기반 작업 부하를 줄일 수 있다. 게다가, 외부 네트워크(120)와 디스크 사이에 단절이 있을 때, 호스트는 장치의 상태를 모니터할 수 있다.
도 4를 참조하면, SSD(100)의 구성을 개략적으로 설명하는 도면이 도시된다. 도시되는 바와 같이, SSD/메모리 디스크 유닛(100)은, 도 1의 인터페이스(200)이거나 또는 도시되는 바와 같이 분리된 인터페이스일 수 있는 호스트 인터페이스(202)(예를 들면, PCI-익스프레스 호스트), 백업 컨트롤 모듈(700)과 인터페이스 하는 DMA 컨트롤러(302), ECC 컨트롤러(304), 및 저장에 사용되는 메모리(602)의 하나 또는 그 이상의 블록(604)을 컨트롤하기 위한 메모리 컨트롤러(306)를 포함한다. 또한, 백업 컨트롤러(700)에 연결된 DMA 컨트롤러(302) 및 백업 저장 유닛(600A)에 연결된 백업 컨트롤러(700)가 도시된다.
일반적으로, DMA는 시스템 메모리가 중앙 처리 장치와 독립적으로 읽기 및/또는 쓰기를 하는 것을 허용하도록 컴퓨터 내 특정 하드웨어 서브시스템을 허용하는 현대 컴퓨터 및 마이크로프로세서의 구성이다. 많은 하드웨어 시스템들이 디스크 드리아브 컨트롤러, 그래픽 카드, 네트워크 카드 및 사운드 카드를 포함하는 DMA를 사용한다. DMA는 또한 로컬 메모리 및 메인 메모리 사이의 데이터를 전송하기 위해 사용되는 그 프로세싱 소자가 로컬 메모리(가끔 스크래치패드 메모리라고 불림) 및 DMA에 장착되는 멀티코어프로세서, 특히 멀티코어프로세서 시스템-온-칩에서 인프라 칩(infra chip) 데이터 전송을 위해 사용된다. DMA 채널을 갖는 컴퓨터들은 DMA 채널이 없는 컴퓨터에 비해 훨씬 적은 CPU 오버헤드로 장치에 대해 그리고 장치로부터 데이터를 전송할 수 있다. 유사하게, 멀티코어 프로세서 내의 프로세싱 소자는 프로세서 시간을 차지하거나 연산을 허용하거나 데이터 전송이 동시에 이루어지는 것 없이 그 로컬 메모리에 대해 및 로컬 메모리로부터 데이터를 전송할 수 있다.
DMA 없이, 인접한 장치간 통신을 위해 또는 멀티코어 칩의 케이스에서 불러오기/저장 지시를 위해 프로그램된 입출력(PIO) 모드를 사용하면, CPU는 일반적으로 읽기 또는 쓰기 동작의 전체 기간동안 완전히 점유되고, 이에 따라 다른 업무를 수행하는 것이 불가능하다. DMA를 구비하면, CPU는 전송을 시작하고, 전송이 진행되는 동안 다른 업무를 하며, 동작이 완료되면 DMA 컨트롤러로부터 간섭을 받는다. 이것은 특히 동시 동작 뒤에서 정지되지 않는 것이 치명적인 실시간 연산 어플리케이션에서 유용하다.
도 5를 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)에 데이터를 저장하거나, 호스트에 데이터를 제공하기 위해 SSD 메모리 디스크 유닛(100)로부터 데이트를 읽도록 메모리 컨트롤 모듈(310)을 컨트롤하는 DMA 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 한 세트의 고속 인터페이스 모듈(350)을 포함한다. 여기서, 세트의 고속 인터페이스 모듈(350)은 더블 버퍼 구조를 갖는 버퍼 및 원형 큐(queue) 구조를 갖는 버퍼를 포함하고, 데이터를 버퍼링하고 데이터 클록을 조정함으로써 손실 없이 고속으로 동기화 컨트롤 모듈(340)과 DMA 컨트롤 모듈(320) 사이의 전송/수신되는 데이터를 프로세싱한다.
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 전달된 전력을 컨트롤러 유닛(300), SSD 메모리 디스크 유닛(100), 백업 저장 유닛(600A-B) 및 백업 컨트롤 유닛(700)으로 공급한다.
또한, PCI-익스프레스 호스트 인터페이스 유닛(200)을 통해 호스트로부터 전송되는 전력이 차단되거나, 호스트로부터 전송되는 전력이 임계값을 벗어나서 호스트의 전력 소스에 에러가 발생하는 때, 전력 소스 컨트롤 유닛(500)은 보조 전력 소스 유닛(400)으로부터 전력을 수신하고 컨트롤러 유닛(300)을 통해 SSD 메모리 디스크 유닛(100)으로 전력을 공급한다.
백업 저장 유닛(600A-B)은 하드 디스크와 같은 저속 비휘발성 저장 장치로 구성되며 SSD 메모리 디스크 유닛(100)의 데이터를 저장한다.
백업 컨트롤 유닛(700)은 백업 저장 유닛(600A-B)의 데이터 입력/출력을 컨트롤함으로써 백업 저장 유닛(600A-B)의 SSD 메모리 디스크 유닛(100)에 저장된 데이터를 백업하고, 호스트로부터의 지시에 따라 또는 호스트로부터 전송되는 전력이 임계값을 벗어남에 따라 호스트의 전력 소스에 에러가 발생할 때, 백업 저장 유닛(600A-B)의 SSD 메모리 디스크 유닛(100)에 저장된 데이터를 백업한다.
직렬 접속 소형 컴퓨터 시스템 인터페이스/직렬 고급 기술 접속(PCI-익스프레스) 타입의 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.
예시적인 실시예가 도시되고 설명되었으나, 첨부된 특허청구범위에 의해 규정되는 본 개시의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 형태 및 설명에서 다양한 변형들이 가능하다는 것이 이해될 것이다. 또한, 그 본질적 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 특정 상황 또는 물질이 본 개시의 시사에 적용되도록 다양한 수정들이 이루어질 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 발명의 다양한 실시예에 대한 이상의 설명은 도시 및 설명의 목적을 위해 제시되었다. 이는 본 발명을 제한하고 개시된 특정 형태에 제한하는 것이 아니며, 명백하게 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
120.; 외부 네트워크
200: 인터페이스 유닛
300: 컨트롤러
400: 보조 전력 소스 유닛
500: 전력 소스 컨트롤 유닛
600A-B: 백업 저장 유닛
700: 내부 백업 컨트롤러
800: RAID 컨트롤러
900; 상태 모니터

Claims (20)

  1. 반도체 저장 장치(SSD)를 위한 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러에 있어서,
    한 세트의 휘발성 반도체 메모리를 포함하는 한 세트의 SSD 메모리 디스크 유닛에 연결되는 디스크 마운트;
    호스트 인터페이스 기능 세트를 제공하기 위해 디스크 모니터링 유닛 및 상기 디스크 마운트에 연결된 고속 호스트 인터페이스;
    상기 고속 호스트 인터페이스에 연결된 디스크 컨트롤러;
    상기 디스크 컨트롤러에 연결된 입출력(I/O) 컨트롤러; 및
    상기 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러를 외부 네트워크에 연결시키기 위해 상기 입출력 컨트롤러에 연결된 네트워크 인터페이스를 포함하는 반도체 저장 장치를 위한 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 세트의 SSD 메모리 디스크 유닛을 모니터링 하기 위해 상기 디스크 마운트에 연결된 디스크 모니터링 유닛을 더 포함하는 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 디스크 컨트롤러는 상기 디스크 모니터링 유닛에 더 연결된 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 디스크 마운트를 컨트롤하기 위해 상기 디스크 모니터링 유닛과 디스크 마운트에 연결되는 디스크 플러그 앤 플레이 컨트롤러를 더 포함하는 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 입출력 컨트롤러에 연결된 호스트 인터페이스를 더 포함하는 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 호스트 인터페이스 유닛은 PCI-익스프레스(PCI-Express) 호스트 인터페이스 유닛인 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 RAID 컨트롤러에 연결된 컨트롤러 유닛을 더 포함하는 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러.
  8. 제 1 항에 있어서,
    각 세트의 메모리 디스크 유닛은
    호스트 인터페이스 유닛;
    상기 호스트 인터페이스 유닛에 연결된 DMA 컨트롤러;
    상기 DMA 컨트롤러에 연결된 ECC 컨트롤러;
    상기 ECC 컨트롤러에 연결된 메모리 컨트롤러; 및
    상기 메모리 컨트롤러에 연결되고, 적어도 하나의 메모리 블럭을 포함하는 메모리 어레이를 포함하는 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러.
  9. 반도체 저장 장치(SSD)를 위한 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러에 있어서,
    한 세트의 휘발성 메모리를 포함하는 한 세트의 SSD 메모리 디스크 유닛에 연결된 디스크 마운트;
    한 세트의 호스트 인터페이스 기능을 제공하기 위해 디스크 모니터링 유닛 및 상기 디스크 마운트에 연결된 고속 호스트 인터페이스;
    상기 세트의 SSD 메모리 디스크 유닛을 모니터링하기 위해 상기 디스크 마운트에 연결된 디스크 모니터링 유닛;
    상기 디스크 마운트를 컨트롤하기 위해 상기 디스크 마운트 모니터링 유닛 및 디스크 마운트에 연결된 디스크 플러그 앤 플레이 컨트롤러; 및
    상기 고속 호스트 인터페이스에 연결된 디스크 컨트롤러;
    상기 디스크 컨트롤러에 연결된 입출력(I/O) 컨트롤러; 및
    상기 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러를 외부 네트워크에 연결하기 위해 상기 입출력 컨트롤러에 연결된 네트워크 인터페이스를 포함하는 반도체 저장 장치(SSD)를 위한 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 입출력 컨트롤러에 연결된 호스트 인터페이스를 더 포함하는 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 호스크 인터페이스 유닛은 PCI-익스프레스(PCI-Express) 호스트 인터페이스 유닛인 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러.
  12. 제 9 항에 있어서,
    각 세트의 SSD 메모리 디스크 유닛은
    호스트 인터페이스 유닛;
    상기 호스트 인터페이스 유닛에 연결된 DMA 컨트롤러;
    상기 DMA 컨트롤러에 연결된 ECC 컨트롤러;
    상기 ECC 컨트롤러에 연결된 메모리 컨트롤러; 및
    상기 메모리 컨트롤러에 연결되고, 적어도 하나의 메모리 블럭을 포함하는 메모리 어레이를 포함하는 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러.
  13. 반도체 저장 장치(SSD)를 위한 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러를 제조하는 방법에 있어서,
    한 세트의 휘발성 반도체 메모리를 포함하는 한 세트의 SSD 메모리 디스크 유닛에 디스크 마운트를 연결하는 단계;
    세트의 호스트 인터페이스 기능을 제공하기 위해 디스크 모니터링 유닛 및 상기 디스크 마운트에 고속 호스트 인터페이스를 연결하는 단계;
    상기 고속 호스트 인터페이스에 디스크 컨트롤러를 연결하는 단계;
    상기 디스크 컨트롤러에 연결된 입출력(I/O) 컨트롤러를 연결하는 단계; 및
    상기 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러를 외부 네트워크에 연결하기 위해 상기 입출력 컨트롤러에 네트워크 인터페이스를 연결하는 단계를 포함하는 반도체 저장 장치(SSD)를 위한 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러를 제조하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 세트의 SSD 메모리 디스크 유닛을 모니터링 하기 위해, 상기 디스크 마운트에 디스크 모니터링 유닛을 결합하는 단계를 더 포함하는 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러의 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 디스크 컨트롤러는 상기 디스크 모니터링 유닛에 더 연결된 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러의 제조 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 디스크 마운트를 컨트롤하기 위해 상기 디스크 모니터링 유닛 및 디스크 마운트에 디스크 플러그 앤 플레이 컨트롤러를 연결하는 단계를 더 포함하는 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러의 제조 방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 입출력 컨트롤러에 호스크 인터페이스를 연결하는 단계를 더 포함하는 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러의 제조 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 호스트 인터페이스 유닛은 PCI-익스프레스(PCI-Express) 호스트 인터페이스 유닛인 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러의 제조 방법.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 RAID 컨트롤러에 컨트롤러 유닛을 결합하는 단계를 더 포함하는 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러의 제조 방법.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 각 세트의 SSD 메모리 디스크 유닛을 형성하는 단계는
    호스트 인터페이스 유닛에 DMA 컨트롤러를 연결하는 단계;
    상기 DMA 컨트롤러에 ECC 컨트롤러를 연결하는 단계;
    상기 ECC 컨트롤러에 메모리 컨트롤러를 연결하는 단계; 및
    상기 메모리 컨트롤러에 적어도 하나의 메모리 블럭을 포함하는 메모리 어레이를 연결하는 단계를 포함하는 네트워크 사용 가능 RAID 컨트롤러의 제조 방법.
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