TWI512461B - 用於混合式儲存設備的固態硬碟快取系統 - Google Patents

Description

用於混合式儲存設備的固態硬碟快取系統

本發明關於一種固態硬碟快取系統，特別是關於一種用於混合式儲存設備的固態硬碟快取系統，通過儲存配置機制，能有較高的性能。

傳統上，為了解決資料中心或企業內由於隨機存取工作負載所造成過高的輸入/輸出延遲問題，可能會部署大型和過多數量的磁性硬碟。如此一來，較多的硬碟讀取頭可以減少兩個連續讀取同一磁盤上的機率，進而提高在硬碟上整體存取的性能。然而，因為過度的部署而存有若干缺點，例如，越來越多的保護設備、額外空間使用、系統運行更多的供電與冷卻系統，以及高維護成本等。此外，過多的容量增加致使系統的使用率可能會減少。

最近，一種廣為採納的解決方案乃是採取固態硬碟的快速讀取(隨機或順序)配合硬碟的操作。很明顯，利用這樣解決方案的儲存系統是一個混合式儲存設備。固態硬碟用作為一種快取的功能。也就是說，僅熱資料(最常被使用 的資料)暫存於固態硬碟中，提供存取。一旦這些儲存的資料不再如此地"熱"，它們將被移除且原來的空間留給其它熱資料使用。很多非熱資料會儲存於硬碟中。這樣的儲存系統有很多的好處，首先，對尖峰需求而言，固態硬碟快取能提供更佳的尖峰性能數值。其次，固態硬碟快取能在虛擬儲存系統環境下，共同使用的工作負載間轉移。再者，預先分配熱資料到固態硬碟快取能對性能需求做靈活的回應。在固態硬碟快取轉移的背景下，固態硬碟快取可事先釋放快要不被使用的資料，以移轉固態硬碟快取到其它的工作負載，其它的工作負載應能被預測或週期性的出現。的確，若能預測個別工作負載的高峰期時間，固態硬碟快取也能僅運作於單個工作負載。

固態硬碟與隨機存取記憶體均可成為快取系統。雖 然快取和硬碟一起運作時具有絕佳的儲存性能，固態硬碟快取卻不遵從傳統隨機存取記憶體快取的原則。它的讀取遠快於寫入，順序讀取/寫入快於隨機讀取/寫入。最重要者，固態硬碟在一定次數的寫入後會失效，因而當運行這樣的混合式儲存設備時，控制固態硬碟快取的寫入時機至為重要。

許多的前案提供了新的技術以達成以上的需求。例 如，美國專利公開號第20140244959號揭露了一種具有用於不同型態儲存設備控制手段的儲存系統。該儲存系統包含：一硬碟儲存設備；一固態硬碟儲存設備；及一儲存設備控制器， 其中該儲存設備控制器蒐集關於在該硬碟儲存設備中數區各個負載的負載資訊。它能基於該些蒐集的負載資訊，在硬碟儲存設備中選擇一個遷移候選區，並將該選擇的候選區中之資料遷移到固態硬碟儲存設備中。儲存設備控制器蒐集每單位時間內輸入/輸出請求的計數作為該負載資訊，它也基於來自該負載延時的平均壽命選擇候選區。該平均壽命可進一步由減去在硬碟儲存設備每一區的負載經過時間而計算出。 很明顯地，遷移到固態硬碟設備資料的選擇是基於負載資訊持續的延時。該系統不包括週期性地重複負載，該些負載可能不會持續很長一段時間，但卻含有定期的和頻繁的請求模式。來自硬碟的這種重複負載存取絕對會傷害該儲存系統的性能。

美國專利公開號第20140258668號中提供了在混合 式資料儲存系統中用於管理儲存空間的系統與方法。該應用的系統與方法基於資料來源、資料型態、資料功能或其它相近的參數，聰明地分配資料到固態硬碟(或其它相對高性能的磁碟)與其它資料儲存設備，比如硬碟中。於至少一固態硬碟與至少一其它磁碟形式間的聰明分配，允許藉由儲存空間的有效使用來增進系統性能。在一混合式資料儲存集中，該應用能自適應地從連結的選項中選取最快的儲存設備，同時維持最大性能及最有效地少量資料寫入。此外，資料分配到混合式資料儲存系統中的儲存設備可能是自動地控制或具 體地由用戶設置。雖然許多因素都考慮到分配資料，但固態硬碟的命中率無法改善，這進一步限制了固態硬碟的使用。

因此，為了有效率地運作混合式儲存設備，一種系 統用來控制和其它硬碟一起使用的固態硬碟快取是非常需要的。特別是，該系統可操作來改善固態硬碟使用的命中率及達到更高的性能。

本段文字提取和編譯本發明的某些特點。其它特點將被揭露於後續段落中。其目的在涵蓋附加的申請專利範圍之精神和範圍中，各式的修改和類似的排列。

為了解決上述的問題，依照本發明的一個態樣，揭露一種用於混合式儲存設備的固態硬碟快取系統。該系統包含：一固態硬碟，用以儲存快取資料，分成一重複模式快取區與一動態替換快取區；及一快取管理模組，包含：一輸入/輸出分析單元，用於偵測在複數個連續檢測時間間隔中，對一硬碟的區塊進行存取的輸入/輸出請求，及依序儲存對應第一區塊的第一資料到該重複模式快取區，在各別連續檢測時間間隔中，該第一區塊至少被重複存取二次；及一熱資料搜尋單元，用於偵測在一獨立檢測時間間隔中，對一硬碟進行存取的輸入/輸出請求，及依序儲存對應第二區塊的第二資料到該動態替換快取區，在該獨立檢測時間間隔中，該第二區塊至少被存取二次。

依照本發明，該固態硬碟快取系統進一步包含一寫入硬碟模組，如果該第一資料為寫入指令所請求且該輸入/輸出分析單元發現一第一百分比的重複模式快取區空間為資料所佔據時，用以直接儲存該第一資料到一硬碟中。該第一百分比為90%或任何高於90%的百分比。如果該第二資料為寫入指令所請求且該輸入/輸出分析單元發現一第二百分比的動態替換快取區空間為資料所佔據時，該寫入硬碟模組進一步用於直接儲存該第二資料到一硬碟中。該第二百分比為90%或任何高於90%的百分比。無論第一和第二百分比都是由系統管理員所設置的配置值一併考量系統特性、SLA(Service Level Agreement)或QoS(Quality of Service)。90%或高於90%的數值較佳。

固態硬碟快取系統，進一步包含一隨機存取記憶體模組，具有一區虛擬表，其中該區虛擬表為一映射表，持續追蹤該第一區塊與第二區塊的區塊狀態；如果在區虛擬表中的邏輯區塊在該固態硬碟中的對應映射區塊屬於動態替換快取區，在區虛擬表中的邏輯區塊被標示為動態替換快取區塊；如果在區虛擬表中的邏輯區塊在該固態硬碟中的對應映射區塊屬於重複模式快取區，在區虛擬表中的邏輯區塊被標示為重複模式快取區塊；當該輸入/輸出分析單元發現在該動態替換快取區中一特定的第二資料變成一第一資料，映射到在該動態替換快取區中特定的第二資料之動態替換快取區塊被 標示為重複模式快取區塊，而該動態替換快取區中原資料內容並不作任何更動。

在偏好的情況下，當該輸入/輸出分析單元發現一群第一區塊被重複存取時，在下次該第一區塊被存取前，對應的第一資料將被儲存到該重複模式快取區中。當該輸入/輸出分析單元發現一群第一區塊不被重複存取時，在下次該第一區塊被存取後，對應的第一資料將由該重複模式快取區中移除。當一群新的第一資料及/或第二資料預期在未來的一特定時間點會被存取，該輸入/輸出分析單元清除在該重複模式快取區中的一部分空間及/或在該動態替換快取區中的一部分空間。一快取置換演算法由該熱資料搜尋單元所採用，以清除在動態替換快取區中一部分的第二資料。該快取置換演算法為最少最近使用(Least Recently Used，LRU)演算法、最少較常使用(Least Frequently Used，LFU)演算法，或自適應替換快取(Adaptive Replacement Caching，ARC)演算法。由在該動態替換快取區的熱資料搜尋單元所使用的演算法是從該些快取置換演算法中，依照儲存設備不同的使用方式所選出，或停止應用於讀取或寫入指令。當混合式儲存設備遇到持續性地高每秒輸入輸出運作次數與低快取命中率時，為避免低效能與無意義的快取，該熱資料搜尋單元停止儲存由讀取指令請求的第二資料。該快取管理模組與寫入 硬碟模組的形式為伺服器中的一介面卡或一連接器，或安裝於伺服器中的軟體。

本發明利用固態硬碟中分離的重複模式快取區與動態替換快取區之優點，各自儲存(或快取)重複和經常使用的資料。其它固態硬碟快取機制可能會遺落重複使用的資料而沒快取到，這樣會降低整體混合式儲存設備的效能。從而，本發明能順暢有效率地運作一套混合式儲存設備。最重要者，固態硬碟快取的命中率能改善。

10‧‧‧快取系統

20‧‧‧混合式儲存設備

100‧‧‧固態硬碟

102‧‧‧重複模式快取區

104‧‧‧動態替換快取區

200‧‧‧伺服器

202‧‧‧快取管理模組

2022‧‧‧輸入/輸出分析單元

2024‧‧‧熱資料搜尋單元

204‧‧‧寫入硬碟模組

206‧‧‧隨機存取記憶體模組

2062‧‧‧區虛擬表

302‧‧‧硬碟

304‧‧‧硬碟

401‧‧‧應用主機

402‧‧‧應用主機

A1、A2、A3、B1、B2、B3、B4、C1、C2、C3、C4‧‧‧區塊

第1圖為依照本發明用於混合式儲存設備之快取系統的示意圖。

第2圖描述在連續檢測時間間隔中存取區塊的紀錄。

第3圖描述在獨立檢測時間間隔中存取區塊的紀錄。

第4圖顯示在平常日混合式儲存設備的一種工作負載分布。

第5圖顯示在平常日混合式儲存設備的另一種工作負載分布。

本發明將藉由參照下列的實施方式而更具體地描述。

請參閱第1圖，本發明的一實施例藉由該圖而說明。 一快取系統10用來改善一混合式儲存設備20的性能。在本實施例中，混合式儲存設備20由一固態硬碟100與二硬碟302與304所組成。依照本發明的精神，固態硬碟與硬碟的數量不各自限於一與二個，依照一個系統需要運作的需求，它們可以是任何的數量。混合式儲存設備20可能以磁碟陣列的形式存在於資料中心裏，它也可以僅僅是單一主機中的一個固態硬碟混碟(Solid State Hard Drive，SSHD)。在本實施例中，該混合式儲存設備20為一磁碟陣列。

快取系統10包括固態硬碟100與一伺服器200，快取系統10是由改變固態硬碟100原來作業方式而達成。因此，任何在混合式儲存設備中之具有以下資料結構的固態硬碟，都被視作本發明之實踐。固態硬碟100分成兩區：一重複模式快取區102及一動態替換快取區104。固態硬碟100是用來儲存快取資料，而非所有來自應用主機401與402寫入指令的資料。重複模式快取區102與動態替換快取區104也可用來儲存快取資料，只不過是不同類別的快取資料。

伺服器200具有一快取管理模組202、一寫入硬碟模組204，與一隨機存取記憶體模組206，這些元件中的每一項都將詳細描述於下。快取管理模組202具有一輸入/輸出分析單元2022與一熱資料搜尋單元2024。輸入/輸出分析單元2022能偵測對硬碟302或304內區塊進行存取的輸入/輸出請 求。這也就是說輸入/輸出分析單元2022偵測到硬碟302或304的寫入指令與讀取指令，及其相關的區塊。該偵測程序在當下時間之前，持續數個連續檢測時間間隔。如果在各別連續檢測時間間隔中，有對應第一區塊的第一資料，其中第一區塊至少被重複存取二次，則該些第一資料依序儲存到重複模式快取區102中。為了對這點有較佳的理解，請見第2圖。

第2圖描述被存取區塊的紀錄。第2圖左側顯示硬碟302中的區塊陣列，圖中僅繪示2個區塊用以說明。事實上，一硬碟可能包含數千個區塊，第2圖是用於說明目的例子，並不用來限制本發明。某些區塊被標示為A1、A2、A3、B1、B2、B3、B4、C1、C2，C3、與C4，它們被偵測到曾被存取過(此處，很明顯地，"存取"指的是接收到的讀取指令，不是寫入指令。一般來說，讀取指令與寫入指令都適用於本發明)。A1到A3代表一個完整的資料。B1與B2表示一資料且B3與B4表示另一資料，這兩個資料同時被存取。C1到C4代表另一個完整的資料。右側描述區塊存取的時序。時間t₀ 表示現在。t_a1 、t_a2 、t_a3 ，與t_a4 是過去的時間點。任兩相鄰時間點間的時間間隔就是連續檢測時間間隔，例如t_a2 與t_a3 間。可以看見A1、A2，與A3在t_a1 到t₀ 間被存取3次，B1、B2、B3，與B4出現2次，分別在t_a3 到t_a2 及t_a2 到t_a1 間。C1、C2、C3，與C4在每個連續檢測時間間隔內都出現。如果定義在每個連續檢測時間間隔所有被存取的區塊為第一區塊，其對應的第一資料能被依序快取(儲 存)到重複模式快取區102，那麼C1、C2、C3，與C4都是第一區塊。

如果定義在3個連續檢測時間間隔內都被存取的區塊為第一區塊，其對應的第一資料能被依序快取(儲存)到重複模式快取區102，那B1、B2、B3、B4、C1、C2、C3，與C4都是第一區塊。這些第一區塊依序儲存於重複模式快取區102中以供未來順序讀取之用。因為本發明要求該些區塊在各別連續檢測時間間隔中，應至少被重複存取二次，雖然A1、A2，與A3在t_a1 到t₀ 間被集中存取，它們並不算是第一區塊。 同時，最少存取次數可依照任何混合式儲存設備20的性能需求而改變，連續檢測時間間隔取決於工作負載與服務層級協議(Service Level Agreement，SLA)或服務品質(Quality of Service，QoS)需求中的定義。通常，它可以是數秒(繁重工作負載與較高性能需求)到數十分鐘(輕工作負載與低性能需求)。

熱資料搜尋單元2024用來偵測在一獨立檢測時間間隔中，對一硬碟進行存取的輸入/輸出請求。相似地，熱資料搜尋單元2024偵測到硬碟302或304的寫入指令與讀取指令，及其相關的區塊。不同於輸入/輸出分析單元2022，熱資料搜尋單元2024依序儲存對應第二區塊的第二資料到動態替換快取區104中，其中第二區塊在該獨立檢測時間間隔內至少被存取二次。請參閱第3圖。以第2圖中硬碟302內相同的存取區 塊為例，如果獨立檢測時間間隔為連續檢測時間間隔的兩倍(t_a4 到t_a2 的時間等於t_b2 到t_b1 的時間，t_a2 到t₀ 的時間等於t_b1 到t₀ 的時間)，依照定義，在獨立檢測時間間隔t_b2 到t_b1 內，C1、C2、C3，與C4為第二區塊，而在獨立檢測時間間隔t_b1 到t₀ 內，A1、A2、A3、C1、C2、C3，與C4都是第二區塊。當然，獨立檢測時間間隔不必然是連續檢測時間間隔的兩倍，獨立檢測時間間隔與連續檢測時間間隔間可有任何倍數關係。

如果第一資料為寫入指令所請求且輸入/輸出分析單元2022發現重複模式快取區102快要滿了，寫入硬碟模組204能直接儲存第一資料到一硬碟302或304中。如上所討論，儲存在重複模式快取區102的第一資料可來自寫入指令或讀取指令。對寫入快取，因為第一資料最終將寫入硬碟302或304中，某些第一資料無法儲存到重複模式快取區102可能不會損害混合式儲存設備20的性能。這是因為直接儲存在硬碟302或304的第一資料可能在將來不會經常被存取。因而，如果重複模式快取區102快速地被寫入，或一第一百分比的重複模式快取區102空間為資料所佔據時，稍後發生的第一資料將直接儲存到硬碟302或304中。實作上，第一百分比可以是90%或任何高於90%的百分比。相似地，如果第二資料為寫入指令所請求且輸入/輸出分析單元2022發現動態替換快取區104快速地被寫入，或一第二百分比的動態替換快取區104空間為資料所佔據時，寫入硬碟模組204也能直接儲存第二資料到硬碟302 或304中。第二百分比也可以是90%或任何高於90%的百分比。 無論第一和第二百分比都是由系統管理員所設置的配置值一併考量系統特性、服務層級協議或服務品質需求。90%或高於90%的數值較佳。

為了改善重複模式快取區102與動態替換快取區104的效率，隨機存取記憶體模組206應用了一區虛擬表2062。區虛擬表2062是一個映射表，持續追蹤固態硬碟100(重複模式快取區102與動態替換快取區104)的區塊狀態。如果在區虛擬表2062的邏輯區塊在固態硬碟100中的對應映射區塊屬於動態替換快取區104，在區虛擬表2062的邏輯區塊被標示為動態替換快取區塊。在另一方面，如果在區虛擬表2062的邏輯區塊在固態硬碟100中的對應映射區塊屬於重複模式快取區102，在區虛擬表2062的邏輯區塊被標示為重複模式快取區塊。 當輸入/輸出分析單元2022發現該動態替換快取區中特定的一第二資料104變成第一資料，不必要從動態替換快取區104移除該資料並重寫到重複模式快取區102中。對於映射到動態替換快取區104中該特定的第二資料之動態替換快取區塊，它們能僅被直接標示為重複模式快取區塊。動態替換快取區中特定的第二資料104不作任何更動。因為隨機存取記憶體運作速度比固態硬碟100快，混合式儲存設備20必須以較慢的速度對重複模式快取區102與動態替換快取區104進行修改，對隨 機存取記憶體模組206執行小改變絕對有益於混合式儲存設備20。混合式儲存設備20的性能可藉此而提升。

要注意的是一種由熱資料搜尋單元2024所採用的快取置換演算法用來清除一部分儲存在動態替換快取區104中的第二資料。這快取置換演算法用來清除動態替換快取區104中某些較少使用的第二資料，以便新需求的第二資料能在動態替換快取區104中被快取。有幾種快取置換演算法可以使用。 例如，最少最近使用(Least Recently Used，LRU)演算法、最少較常使用(Least Frequently Used，LFU)演算法，或自適應替換快取(Adaptive Replacement快取，ARC)演算法，不同使用方案需要不同的演算法。一種由在動態替換快取區104的熱資料搜尋單元2024所使用的演算法是從該些快取置換演算法中，依照儲存設備不同的使用方式所選出，或停止應用於讀取或寫入指令。

依照不同的使用方式，每一個演算法會在某些使用狀況中展現比其它演算法更好的性能。有個問題是混合式儲存設備20不知道請求發生的狀況，作業環境中也存在太多的變數。但特定現象能顯示出最近使用的快取置換演算法是沒用的。例如，如果混合式儲存設備20(或動態替換快取區104)遇到持續性地高每秒輸入輸出運作次數及低快取命中率，這就暗示著該應用的快取置換演算法是個無效的選擇。因而，熱資料搜尋單元2024將會停止儲存來自讀取指令請求的第二 資料，取而代之的是另一種快取置換演算法。也就是說讀取快取暫時停止而寫入快取不受影響。

依照本發明的精神，在某些可預測(或重複)情況出現前，輸入/輸出分析單元2022能調整動態替換快取區104中的快取資料。請見第4圖，該圖顯示在平常日混合式儲存設備20的工作負載分布情況。來自應用主機401與402的一工作負載顯示一種急劇增加的工作負載大約出現在9：00，這可能是由員工上線工作，要向伺服器200索取資料所造成的。一群第一區塊D被偵測到在這階段中，平日每天都會被重複存取。 當然，如果該群第一區塊D儲存在硬碟302中，當人們要求對其存取而不做任何改變，每秒輸入輸出運作次數將變高，而延遲也會發生。因此，當輸入/輸出分析單元2022發現該群第一區塊D重複被存取，在下次該第一區塊被存取前，對應的第一資料將被儲存到重複模式快取區102中。例如，第一資料將在平日8：30被儲存到重複模式快取區102。也就是說基於輸入/輸出分析單元2022，資料預取出到重複模式快取區102中，而不是等待熱資料搜尋單元2024的快取置換演算法動態更新動態替換快取區104。

相反地，如果輸入/輸出分析單元2022發現一群第一區塊"不"被重複存取(它們必在先前某些時刻重複地被存取)，在下次該第一區塊被存取後，對應的第一資料將由重複模式快取區102中移除。請參閱第5圖，該圖顯示混合式儲存 設備20的另一個工作負載。很清楚該工作負載在9：00到21：00是相當重的。在此期間，一群第一區塊E被觀察到並沒有被存取。因此，該群第一區塊E將被移除。例如，他將於隔日8：50分後移除。預先移除儲存資料能提供其它工作負載在動態替換快取區104中更多的快取空間。

本實施例的上述例子是基於歷史檢測的資料。如果工作負載能預測或給定，本發明也適用之。換句話說，當一群新的第一資料及/或第二資料被預測在未來的一特定時間點進行存取，輸入/輸出分析單元2022會清除一部分重複模式快取區102的空間及/或一部分動態替換快取區104的空間。因而，新的第一資料及/或第二資料能在該預測的時點儲存。任何能夠提供這樣服務的合適的方法、演算法，或模組都能使用。最好使用由相同發明人於美國專利申請案第14/290,533號中所提供的一種儲存設備流量模型，可由該申請案獲得相同技術之共同參考。在重複模式快取區102及/或動態替換快取區104中清除空間的大小應取決於工作負載。

要注意的是在本實施例中，快取管理模組202與寫入硬碟模組204的形式為伺服器200中的一介面卡或一連接器。事實上，它們也能是以安裝於伺服器200中的軟體而實現。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫 離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧快取系統

20‧‧‧混合式儲存設備

100‧‧‧固態硬碟

102‧‧‧重複模式快取區

104‧‧‧動態替換快取區

200‧‧‧伺服器

202‧‧‧快取管理模組

2022‧‧‧輸入/輸出分析單元

2024‧‧‧熱資料搜尋單元

204‧‧‧寫入硬碟模組

206‧‧‧隨機存取記憶體模組

2062‧‧‧區虛擬表

302‧‧‧硬碟

304‧‧‧硬碟

401‧‧‧應用主機

402‧‧‧應用主機

Claims (14)

1. 一種用於混合式儲存設備的固態硬碟快取系統，包含：一固態硬碟，用以儲存快取資料，分成一重複模式快取區與一動態替換快取區；及一快取管理模組，包含：一輸入/輸出分析單元，用於偵測在複數個連續檢測時間間隔中，對一硬碟的區塊進行存取的輸入/輸出請求，及依序儲存對應第一區塊的第一資料到該重複模式快取區，在各別連續檢測時間間隔中，該第一區塊至少被重複存取二次；及一熱資料搜尋單元，用於偵測在一獨立檢測時間間隔中，對一硬碟進行存取的輸入/輸出請求，及依序儲存對應第二區塊的第二資料到該動態替換快取區，在該獨立檢測時間間隔中，該第二區塊至少被存取二次。
2. 如申請專利範圍第1項所述之固態硬碟快取系統，進一步包含一寫入硬碟模組，如果該第一資料為寫入指令所請求且該輸入/輸出分析單元發現一第一百分比的重複模式快取區空間為資料所佔據時，用以直接儲存該第一資料到一硬碟中。
3. 如申請專利範圍第2項所述之固態硬碟快取系統，其中該第一百分比為90%或任何高於90%的百分比。
4. 如申請專利範圍第2項所述之固態硬碟快取系統，其中如 果該第二資料為寫入指令所請求且該輸入/輸出分析單元發現一第二百分比的動態替換快取區空間為資料所佔據時，該寫入硬碟模組進一步用於直接儲存該第二資料到一硬碟中。
5. 如申請專利範圍第4項所述之固態硬碟快取系統，其中該第二百分比為90%或任何高於90%的百分比。
6. 如申請專利範圍第2項所述之固態硬碟快取系統，其中該快取管理模組與寫入硬碟模組的形式為伺服器中的一介面卡或一連接器，或安裝於伺服器中的軟體。
7. 如申請專利範圍第1項所述之固態硬碟快取系統，進一步包含一隨機存取記憶體模組，具有一區虛擬表，其中該區虛擬表為一映射表，持續追蹤該第一區塊與第二區塊的區塊狀態；如果在區虛擬表中的邏輯區塊在該固態硬碟中的對應映射區塊屬於動態替換快取區，在區虛擬表中的邏輯區塊被標示為動態替換快取區塊；如果在區虛擬表中的邏輯區塊在該固態硬碟中的對應映射區塊屬於重複模式快取區，在區虛擬表中的邏輯區塊被標示為重複模式快取區塊；當該輸入/輸出分析單元發現在該動態替換快取區中一特定的第二資料變成一第一資料，映射到在該動態替換快取區中特定的第二資料之動態替換快取區塊被標示為重複模式快取區塊，而該動態替換快取區中原資料內容並不作任何更動。
8. 如申請專利範圍第1項所述之固態硬碟快取系統，其中當該輸入/輸出分析單元發現一群第一區塊被重複存取時，在下次該第一區塊被存取前，對應的第一資料將被儲存到該重複模式快取區中。
9. 如申請專利範圍第1項所述之固態硬碟快取系統，其中當該輸入/輸出分析單元發現一群第一區塊不被重複存取時，在下次該第一區塊被存取後，對應的第一資料將由該重複模式快取區中移除。
10. 如申請專利範圍第1項所述之固態硬碟快取系統，其中當一群新的第一資料及/或第二資料預期在未來的一特定時間點會被存取，該輸入/輸出分析單元清除在該重複模式快取區中的一部分空間及/或在該動態替換快取區中的一部分空間。
11. 如申請專利範圍第1項所述之固態硬碟快取系統，其中一快取置換演算法由該熱資料搜尋單元所採用，以清除在動態替換快取區中一部分的第二資料。
12. 如申請專利範圍第11項所述之固態硬碟快取系統，其中該快取置換演算法為最少最近使用(Least Recently Used，LRU)演算法、最少較常使用(Least Frequently Used，LFU)演算法，或自適應替換快取(Adaptive Replacement Caching，ARC)演算法。
13. 如申請專利範圍第12項所述之固態硬碟快取系統，其中由 在該動態替換快取區的熱資料搜尋單元所使用的演算法是從該些快取置換演算法中，依照儲存設備不同的使用方式所選出，或停止應用於讀取或寫入指令。
14. 如申請專利範圍第11項所述之固態硬碟快取系統，其中當混合式儲存設備遇到持續性地高每秒輸入輸出運作次數與低快取命中率時，該熱資料搜尋單元停止儲存由讀取指令請求的第二資料。