安全且可擴充的固態磁盤系統技術方案

本發明專利技術揭露一種固態磁盤系統。前述系統包含一使用者信標，以及耦接至前述主機系統的至少一層的安全虛擬存儲控制器。前述系統還包含多個虛擬存儲裝置，前述虛擬存儲裝置耦接至至少一安全虛擬存儲控制器。本發明專利技術的系統以及方法可適用于一快閃式存儲器、磁盤存儲系統、可攜式存儲裝置、企業存儲系統、個人計算機、服務器、無線存儲器以及多媒體存儲系統。

【技術實現步驟摘要】
安全且可擴充的固態磁盤系統本專利技術專利申請是國際申請號為PCT/US2008/058532，國際申請日為2008年3月28日，進入中國國家階段的申請號為200880015021.3，名稱為“安全且可擴充的固態磁盤系統”的專利技術專利申請的分案申請。
本專利技術是關于一種存儲系統；更詳細地說，本專利技術是關于一種安全且可擴充（scalable）的固態磁盤系統。
技術介紹
快閃式（flashbased）的固態磁盤（solidstatedisk；SSD）已慢慢地堀起，并自工業、國防以及企業應用端逐漸地被一般使用者消費端所廣為接受。這股趨勢背后最主要的驅動力即來自于先進的快閃技術發展以及快閃組件本身的優勢。快閃式的固態磁盤與現有硬盤機（harddiskdrive；HDD）相較之下，其具有以下的優點：1.功率耗損較低。2.重量較輕。3.逸散熱量較低。4.無噪音。5.無機械組件。然而，在逐漸取代硬盤機的同時，固態磁盤也有一些待解決的問題，如：1.成本較高。2.密度較低。3.系統效能較差。此外，一般固態磁盤通常只能管理4階、8階、16階、32階或更多組件的一閃存群組，因此在以下方面更具有高難度的設計挑戰：1.管理眾多快閃裝置接口的輸出接腳（pin-outs）。2.遍及于眾多快閃組件間的均勻抹除（wear-leveling）。3.固態磁盤系統的可制作性與可測試性。4.支持新快閃技術及可從中獲益的時間差距。5.上市時間。6.自新快閃技術中所可節省的成本。現有硬盤機并無內建的安全防護。若一具有一硬盤機的主機系統被偷走后，則其硬盤機的內容將可輕易地被存取以及盜用。即使可通過一軟件將整個磁盤進行加密，現有硬盤機在實際應用上仍存在著以下問題：1.因軟件的加密與解密所造成的系統效能犧牲。2.必須另外安裝驅動程序以進行加密動作。3.若密碼認證功能僅屬于前述硬盤機，則仍具有被攻擊的危險。倘若固態磁盤由利基型產品(nicheproduct)轉變成較為普遍的使用者產品而成為主流，則固態磁盤必須針對上述缺點進行改善，且須另外增加諸如安全性、可擴充性等其它優點。圖1是一現有安全數字（securedigital；SD）快閃卡的方塊圖，其包含一實體接口11、一安全數字卡控制器12以及閃存13。實體接口11通過接口總線（interfacebus）14連接至一主機系統。利用一安全數字卡、微型快閃（compactflash；CF）卡以及通用串行總線（universalserialbus；USB）驅動器即可組成一簡易型式的固態磁盤。于一現有存儲系統中，例如美國專利申請案第10/707,871號（其公開號為20050005044）、第10/709,718號（其公開號為20050005063）、美國公告專利第6,098,119號、第6,883,083號、第6,877,044號、第6,421,760號、第6,138,176號、第6,134,630號、第6,549,981號以及美國公開專利第20030120865號所揭露的存儲系統，于系統啟動或運作期間（runtime），一存儲控制器將自動安裝及配置磁盤驅動器。前述的存儲控制器可執行基本的存儲識別以及匯總功能（aggregationfunctionality）。現有技術的主要優點即在于運作期間，能夠檢測磁盤驅動器的插入以及移除。然而現有技術卻無法在系統啟動期間識別主機系統與存儲系統之間存在的異步特性。由于存儲控制器的功能相當于一虛擬控制器，因此在主機系統啟動期間，存儲控制器需要花費時間識別、測試及配置前述實體驅動器。假如沒有使主機系統與存儲系統再次同步（re-synchronize）的機制存在，則主機系統僅會停止并且沒有辦法識別及安裝虛擬邏輯存儲器。據此，現有系統頂多只能當作次要存儲系統，而非主要存儲系統。美國公告專利第6,098,119號的另一個缺點則是系統要求各實體驅動器于安裝期間需有一或多個預先加載（preload）的「參數設定（parametersettings）」。此一缺點將對自動安裝造成限制。大多數的現有系統并未針對存儲器的延伸性（expandability）或可擴充性（scalability）提供解決的方法。盡管美國專利申請案第10/707,871號（其公開號為20050005044）號以及第10/709,718號（其公開號為20050005063）提出了具有擴充性的存儲虛擬計算機系統，其是著重于描述耦接至一實體主機（可能為一主機計算機或一服務器）的「外接式」存儲虛擬控制器。這些專利并未針對上述虛擬存儲的啟動問題提出討論。這些專利的虛擬存儲的架構仍僅能作為次要存儲器之用。此外，現有系統亦無法解決密碼認證與硬件加密的驅動安全性的問題。其中硬件加密已然成為筆記型計算機中不可或缺的主要驅動應用產品。如圖2所示，美國專利第7,003,623號是一種較為簡明的固態磁盤系統。前述固態磁盤系統包含一串行高速硬盤接口（serialadvancedtechnologyattachment；SATA）至閃存控制器25以及一組閃存13。前述SATA至閃存控制器25包含一SATA主機接口251以及多個快閃裝置接口252。SATA主機接口是用以連接（interfacing）主機系統20的SATA主機控制器21，同時快閃裝置接口252是用以連接閃存13。各閃存13具有約略15至23個信號接腳以連接至控制器25。SATA主機接口251則需要4個信號接腳以連接至前述SATA主機控制器21。SATA至閃存控制器25則需要總數至少為124的信號接腳來管控8個閃存13；或總數為244的信號接腳來管控16個閃存13。同樣如圖2所示，控制器25必須管控錯誤更正碼（errorcorrectioncode；ECC）、均勻抹除、壞區塊重新映像（badblockre-mapping）、閑置存儲空間的分配以及眾多內部至閃存式固態磁盤的作業記錄（bookkeepingtasks）。由此可見，隨著閃存組件數目的增加，控制器的復雜度也將隨之上升。如此一來，不僅將對控制器的成本造成影響，于現有的固態磁盤系統上，還增加了可制造性與可測試性方面的問題。就本質上而言，現有技術不具備可擴充的特性，意即相同的控制器將無法被使用于二種或更多不同種類密度的設計。若同一控制器需使用于二種或更多不同種類密度的設計，則控制器的接腳數量必須至少能容納124個接腳，以連接四個閃存；或244個接腳，以連接八個閃存；或甚至484個接腳，以連接十六個閃存芯片。因此，現有系統僅能限用于小密度應用的固態磁盤，而不具備完整的可延伸及可擴充的特性。據此，一種能解決上述問題的系統以及方法系必須的。而本專利技術即可滿足此類需求。
技術實現思路
本專利技術系揭露一種固態磁盤系統。前述系統包含一使用者信標（usertoken）以及一耦接至一主機系統的第一層安全虛擬存儲控制器。前述系統亦包含多個第二層安全虛擬存儲控制器以及多個第三層虛擬存儲裝置。其中，前述第二層安全虛擬存儲控制器皆具有一與前述第一層安全虛擬存儲控制器兼容的接口，而前述等第三層虛擬存儲裝置系耦接至前述第二層安全虛擬存儲控制器。根據本專利技術的系統與方法可提供下列優點。1.前述系統與方法系采用一安全虛擬存儲控制器結構。2.前述系統與方法系采用一種基于前述安本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于一固態磁盤系統的區域指令處理器，其特征在于包含：一處理器；以及一區域指令目錄，是于所述處理器中執行，所述指令目錄包含使用者提供指令、一區域狀態擷取指令以及廠商提供指令。

【技術特征摘要】
2007.05.09 US 11/746,582;2007.05.09 US 11/746,5561.一種用于一固態磁盤系統的一虛擬存儲控制器的區域指令處理器，所述虛擬存儲控制器包含一編碼引擎以及一虛擬存儲處理器，其特征在于所述區域指令處理器包含：一處理器，處理所述編碼引擎、所述虛擬存儲處理器以及所述虛擬存儲控制器的區域函數；以及一區域指令目錄，是于所述處理器中執行，所述指令目錄包含：使用者提供指令，被專業領域應用程序中的功能使用，包含密碼功能指令與存儲分割指令，所述密碼功能指令用于密碼認證功能，包含密碼設定指令、密碼更改指令、密碼認證指令、設定密碼提示、嘗試擷取次數指令與初始化及分割請求指令；一區域狀態擷取指令，用以回傳所述虛擬存儲控制器的相應狀態；以及一廠商提供指令，用于廠商...

【專利技術屬性】
技術研發人員：Y·錢，B·W·陳，C·T·鄧，
申請(專利權)人：金士頓科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：