[发明专利]编码和/或解码系统数据的方法、装置、系统和体系结构

说明书

技术领域

本发明一般地涉及数据存储和检索的领域。更具体而言，本发明的实 施例涉及用于对系统数据(或元数据)多次编码的方法、装置、系统和体 系结构。

背景技术

在一些传统的数据存储系统中，例如在那些采用硬盘驱动器、致密 盘、数字多功能盘(DVD)、闪存和随机访问存储器的数据存储系统中， 所谓的用户数据和元数据可被存储在同一个扇区中。用户数据可包括诸如 文档、照片、音频文件、媒体文件、操作文件等等之类的数据。关于用户 数据的附加信息可由系统生成并且例如可对应于用户数据的长度和/或位 置、用户数据的创建时间、用户数据的类型、用户数据的保护状态，等 等。该附加信息有时被称为系统数据，或者元数据。一般地，用户数据占 用的存储空间比相应元数据占用的存储空间要大得多。为了帮助诸如数据 组合、索引和搜索之类的系统操作，存储系统经常需要仅访问元数据。

一些传统的数据存储系统还可以结合纠错和/或差错检测来确保对用户 数据和元数据两者的可靠存储和检索。例如，通过采用诸如Bose- Chaudhuri-Hocquenghem(BCH)编码、Reed-Solomon编码、低密度奇偶 校验编码、Hamming编码、Reed-Muller编码、二进制Golay编码、Viterbi 编码、Turbo编码、最优矩形编码或迭代编码之类的纠错算法，或者通过 采用诸如奇偶校验比特、校验和或者循环冗余校验之类的差错检测算法， 可以从相应的用户数据和/或元数据生成冗余数据。冗余数据通常与用户数 据和元数据被存储在同一扇区中。

参考图1和2的示例，一些传统的体系结构包括将用户数据20、元数 据30和冗余数据40存储在存储系统的同一个扇区10中，其中冗余数据 40对应于联合编码的用户数据20和元数据30。对用户数据和元数据进行 联合编码(即，将用户数据和元数据一起作为单个串行数据流进行编码) 提供了对用户数据的更可靠存储和检索。出于说明而非限制目的，假定在 每个扇区10中，4千字节被分配给用户数据20，并且80字节被分配给元 数据。如果生成与对用户数据20和元数据30的联合16比特BCH编码相 对应的冗余数据40，则将会观察到，当等于60的BCH纠错力(T)(对 应于二进制数据的约T*16比特)被分配给冗余数据40时，对用户数据和 元数据两者解码的失败率概率约为10^-5。类似地，当T＝117(对应于二 进制数据的约117*16比特)被分配给冗余数据40时，对用户数据和元数 据两者解码的失败率概率约为10^-25。然而，因为冗余数据40是从用户 数据20和元数据30两者生成的，所以用户数据20和元数据30都必须被 读取并被联合解码，即使在希望只检索元数据30时也是如此。从而，一 些传统的体系结构虽然使得数据存储和检索能够具有极佳的可靠性，但却 不能仅对元数据进行高吞吐量的检索。

从而，在一些其他的传统体系结构中，提供了两组冗余数据——一组 仅对应于用户数据，另一组仅对应于元数据。在这些方案中，元数据可以 独立于用户数据地利用其相应地冗余数据来被解码，从而使得能够仅对元 数据进行高吞吐量的检索。参考图3和4的示例，用户数据120、元数据 130、对应于用户数据120的第一冗余数据143和对应于元数据130的第二 冗余数据146被存储在存储系统的同一扇区110中。然而，分配给冗余数 据的总空间现在由第一冗余数据143和第二冗余数据146共享，这可能增 大开销成本和/或减小差错校验和/或纠正(ECC)的能力。