固態存儲管理制造技術

提供用于包括主板和與所述主板分離的固態存儲板的系統的固態存儲管理。所述固態存儲板包括固態內存設備和固態存儲設備。所述系統被配置為執行一種方法，所述方法包括由位于所述主板上的軟件模塊建立第一邏輯地址與所述固態存儲設備上的第一物理地址之間的對應。將所述第一邏輯地址與所述第一物理地址之間的所述對應存儲在所述固態內存設備上的一位置中。所述方法還包括將所述第一邏輯地址轉換為所述第一物理地址。所述轉換由位于所述固態存儲板上的地址轉換器模塊執行，并且基于先前建立的所述第一邏輯地址與所述第一物理地址之間的對應。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】固態存儲管理
技術介紹
本專利技術涉及計算機存儲，更具體地說，涉及固態存儲管理。固態驅動器(SSD)是使用固態存儲器存儲持久性數據的數據存儲設備。SSD通常經由高速鏈路連接到主計算機。SSD通常實現某種形式的存儲介質(即，底層固態存儲設備)的管理。這種管理通常包括從邏輯地址空間轉換為物理地址空間。許多SSD使用基于“與非”(NAND)的閃存，其在被以新數據重寫之前必須被成塊擦除。由于難以進行擦除操作，地址轉換通常與NAND閃存設備一起使用。在使用NAND閃存設備的某些現代系統中，在主計算機上執行所有管理功能。在這些系統中，將地址轉換表置于主計算機的主存儲器中，以便在讀取操作期間，主計算機確定對應于邏輯讀取地址的物理地址(地址轉換)。在寫入操作期間，主計算機確定將數據寫入到的物理寫入地址(物理數據放置)，并且在地址轉換表中記錄邏輯到物理地址對應。這種方法的缺點是它需要使用主機處的計算周期和主存儲器以執行地址轉換。因此，它非常適合于具有大量動態隨機存取存儲器(DRAM)和處理能力的計算機系統，而不適合于具有有限數量的DRAM和處理能力的低成本系統，或不適合于存儲裝置與系統存儲器之間具有高比率的以數據為中心的大型系統。其它現代系統將所有管理功能放在物理SSD板上。在這種情況下，SSD執行數據放置和地址轉換兩者。這種方法的缺點是它在成本/性能方面變差，因為它沒有利用主處理器，相反需要在SSD中包括另一個處理器。
技術實現思路
一個實施例是一種系統，其包括主板和與所述主板分離的固態存儲板。所述主板經由接口總線耦合到所述固態存儲板。所述固態存儲板包括固態內存設備和固態存儲設備。所述固態存儲設備包括由物理地址標識的多個物理存儲位置。所述系統被配置為執行一種方法，所述方法包括建立第一邏輯地址與所述固態存儲設備上的第一物理地址之間的對應。所述建立由位于所述主板上的軟件模塊執行。將所述第一邏輯地址與所述第一物理地址之間的所述對應存儲在位于所述固態存儲板上的所述固態內存設備上的位置。所述方法還包括將所述第一邏輯地址轉換為所述第一物理地址。所述轉換由位于所述固態存儲板上的地址轉換器模塊執行，并且基于先前建立的所述第一邏輯地址與所述第一物理地址之間的對應。其它實施例包括一種方法和計算機程序產品，其用于建立第一邏輯地址與位于固態存儲板上的固態存儲設備上的第一物理地址之間的對應。所述固態存儲設備包括由物理地址標識的多個物理存儲位置，并且所述建立由位于與所述固態存儲板分離的主板上的軟件模塊執行。所述主板經由接口總線耦合到所述固態存儲板。將所述第一邏輯地址與所述第一物理地址之間的所述對應存儲在固態內存設備上可由位于所述固態存儲板上的地址轉換器模塊訪問的一位置中。所述固態內存設備位于所述固態存儲板上。所述地址轉換器模塊基于先前建立的所述第一邏輯地址與所述第一物理地址之間的對應，將所述第一邏輯地址轉換為所述第一物理地址。通過本專利技術的技術實現其它特性和優點。在此詳細描述了本專利技術的其它實施例和方面，并且它們被視為要求保護的本專利技術的一部分。為了更好地理解本專利技術以及優點和特性，請參考說明書和附圖。【附圖說明】在說明書結尾處的權利要求中具體指出并明確要求保護了被視為本專利技術的主題。從下面結合附圖的詳細描述，本專利技術的上述和其它特性和優點將變得顯而易見，這些附圖是:圖1示出根據本專利技術一個實施例的閃存控制器系統的示意圖；圖2示出根據本專利技術一個實施例的用于執行讀取閃存操作的過程的示意圖；圖3示出根據本專利技術一個實施例的用于執行寫入閃存操作的過程的示意圖；圖4示出根據本專利技術一個實施例的用于執行垃圾收集閃存操作的過程的示意圖；圖5示出根據本專利技術一個實施例的用于執行讀取物理地址閃存操作的過程的示意圖；以及圖6示出根據本專利技術一個實施例的用于執行閃存擦除操作的過程的示意圖。【具體實施方式】本專利技術的各實施例提供高性能固態驅動器(SSD)管理解決方案，以便與低成本計算機系統或以數據為中心的大型計算機系統一起使用。具體地說，各實施例包括主系統和SSD板(在此也稱為硬件模塊或固態存儲板)之間的閃存管理復雜性的創新拆分。具體地說，主系統處理器執行軟件模塊，該軟件模塊使用系統資源執行SSD管理中涉及的特定任務子集，而剩余任務直接由SSD板執行和加速。所述硬件模塊結合了控制器子模塊，以及“與非”(NAND)閃存和某種高速存儲器，例如動態隨機存取存儲器(DRAM)、相變存儲器(PCM)和/或自旋扭矩轉移隨機存取存儲器(STT-RAM)。所述軟件模塊處理復雜的閃存管理操作，包括但不限于:垃圾收集、耗損均衡、數據放置和調度、第二層錯誤糾正編碼(ECC)、獨立磁盤冗余陣列(RAID)管理以及閃存恢復。另一方面，硬件控制器模塊處理簡單閃存轉換層(FTL)簿記(FTL是NAND閃存系統中的地址轉換表)和閃存命令路由，以及硬件友好操作，例如RAID加速和使用代數代碼的主層ECC。在此描述的各實施例在主系統和處理器上使用非常少的處理能力和主存儲器。即使最復雜的閃存簿記操作也僅需要典型現代主處理器的一部分計算能力，而全面閃存管理對系統存儲器占用具有顯著影響，因此對系統性能也具有顯著影響。因此，各實施例可以用于具有廉價存儲子系統和相對廉價的處理器的系統，或者用于其中優先考慮功率效率并且主用戶應用將需要大部分存儲資源的系統，或者用于使用多個低功率計算節點和/或微服務器的以數據為中心的大型系統。此外，簡單的硬件模塊允許低延遲且大帶寬FTL事務，并且允許將閃存命令傳送到閃存設備。因此，即使在運行獨立并發的高吞吐量存儲密集型應用的系統上，所述系統和方法也允許獲得非常高的性能。此外，由于硬件的簡單性，以相對低的成本獲得該性能。例如在成本/千兆字節(GB)或成本/帶寬方面，示例性實施例的成本/性能明顯好于常規解決方案。在此描述的各實施例非常適合于針對具有有限可用資源的系統，以低成本提供高性能。現在轉到圖1，總體示出閃存控制器系統的一個實施例。所述系統包括主計算機100，其經由接口 104連接或耦合到硬件模塊102。在一個實施例中，主計算機100是計算機系統，其具有主板和到一個或多個高速總線的連接，這些高速總線用作到硬件模塊102的接口 104。主計算機100包括位于主板(例如，母板)上的硬件,例如執行軟件(包括軟件模塊106)的處理器和存儲器。在一個實施例中，軟件模塊106負責大多數復雜的閃存控制器管理功能，例如垃圾收集、耗損均衡、優化數據放置和調度、RAID管理、閃存災難恢復以及高層ECC功能。在一個實施例中，硬件模塊102是物理設備，并且主要負責容納閃存模塊110、控制器子模塊108和快速存儲模塊112。在此，術語“硬件模塊”和“固態存儲板”可以交換使用。在一個實施例中，控制器子模塊108訪問FTL，FTL位于硬件模塊102上的一個或多個固態內存設備中，例如DRAM112或某個其它高速易失性或非易失性存儲器。如所屬
公知的，FTL包括邏輯地址與物理地址之間的映射。閃存模塊110包括位于硬件模塊102上的閃存設備(例如，芯片)118。閃存設備是可以由示例性實施例實現的一種類型固態存儲設備的一個實例。可以實現的固態存儲設備的其它實例包括PCM、磁RAM和電阻式RAM。硬件模塊102的主要功能包括高本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種系統，包括：主板和與所述主板分離的固態存儲板，所述主板經由接口總線耦合到所述固態存儲板，所述固態存儲板包括固態內存設備和固態存儲設備，所述固態存儲設備包括由物理地址標識的多個物理存儲位置，所述系統被配置為執行一種方法，所述方法包括：建立第一邏輯地址與所述固態存儲設備上的第一物理地址之間的對應，所述建立由位于所述主板上的軟件模塊執行；存儲所述第一邏輯地址與所述第一物理地址之間的所述對應，所述存儲在所述固態內存設備上可由位于所述固態存儲板上的地址轉換器模塊訪問的位置中；以及將所述第一邏輯地址轉換為所述固態存儲設備上的所述第一物理地址，所述轉換由位于所述固態存儲板上的所述地址轉換器模塊執行，所述轉換基于先前建立的所述第一邏輯地址與所述第一物理地址之間的對應。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2011.12.23 US 13/336,3851.一種系統，包括: 主板和與所述主板分離的固態存儲板，所述主板經由接口總線耦合到所述固態存儲板，所述固態存儲板包括固態內存設備和固態存儲設備，所述固態存儲設備包括由物理地址標識的多個物理存儲位置，所述系統被配置為執行一種方法，所述方法包括: 建立第一邏輯地址與所述固態存儲設備上的第一物理地址之間的對應，所述建立由位于所述主板上的軟件模塊執行； 存儲所述第一邏輯地址與所述第一物理地址之間的所述對應，所述存儲在所述固態內存設備上可由位于所述固態存儲板上的地址轉換器模塊訪問的位置中；以及 將所述第一邏輯地址轉換為所述固態存儲設備上的所述第一物理地址，所述轉換由位于所述固態存儲板上的所述地址轉換器模塊執行，所述轉換基于先前建立的所述第一邏輯地址與所述第一物理地址之間的對應。2.根據權利要求1的系統，其中所述固態存儲設備包括閃存設備。3.根據權利要求1或2的系統，其中所述轉換響應于接收到讀取數據的請求，所述請求包括所述第一邏輯地址，以及所述方法還包括從所述第一物理地址取回數據。4.根據權利要求1、2或3的系統，其中建立所述第一邏輯地址與所述第一物理地址之間的對應響應于包括所述第一邏輯地址和寫入數據的寫入請求，以及所述方法還包括將所述固態存儲設備中的所述寫入數據寫入由所述第一物理地址標識的物理位置。5.根據任一上述權利 要求的系統，其中所述主板位于主計算機上。6.根據任一上述權利要求的系統，其中建立所述第一邏輯地址與所述第一物理地址之間的對應響應于至少一個所述固態存儲設備的耗損測量。7.根據任一上述權利要求的系統，其中建立所述第一邏輯地址與所述第一物理地址之間的對應響應于所述主板的預期性能。8.根據任一上述權利要求的系統，其中建立所述第一邏輯地址與所述第一物理地址之間的對應響應于至少一個所述固態存儲設備的特征。9.根據任一上述權利要求的系統，其中建立所述第一邏輯地址與所述第一物理地址之間的對應響應于錯誤糾正代碼(ECC)解碼器的先前輸出。10.一種方法，包括: 建立第一邏輯地址與位于固態存儲板上的固態存儲設備上的第一物理地址之間的對應，所述固態存儲設備包括由物理地址標識的多個物理存儲位置，所述建立由位于與所述固態存儲板分離的主板上的軟件模塊執行，所述主板經由接口總線耦合到所述固態存儲板； 存儲所述第一邏輯地址與所述第一物理地址之間的所述對應，所述存儲在固態內存設備上可由地址轉換器模塊訪問的位置中，所述地址轉換器模塊和所述固態內存設備位于所述固態存儲板上；以及 將所述第一邏輯地址轉換為所述第一物理地址，所述轉換由所述地址轉換器模塊執行，并且基于先前建立的所述第一邏輯地址與所述第一物理地址之間的對應。11.根據權利要求10的方法，其中所述固態存儲設備包括閃存設備。12.根據權利要求10或11的方法，其中響應于接收到讀取數據的請求而執行所述轉換，所述請求包括所述第一邏輯地址，以及所述方法還包括從所述第一物理地址取回數據。13...

【專利技術屬性】
技術研發人員：M·M·弗蘭切斯基尼，A·賈格莫漢，
申請(專利權)人：國際商業機器公司，
類型：發明
國別省市：美國;US