[发明专利]基于固件的非操作系统依赖的闪存阵列管理装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非操作系统依赖(独立于操作系统)的闪存阵列管理装置， 使一个闪存阵列装置成为跨平台的通用大容量存储设备的技术，尤其涉及利用闪盘 连接到闪存阵列以实现独立冗余磁盘阵列(RAID)这样的高级海量存储技术。

背景技术

图1示出了闪存阵列装置的一般原理。闪存阵列装置2可以让许多的存储设 备(例如闪盘1)插入到同一个物理设备上。不同的闪存设备通过一个或多个闪存 阵列集线器嵌入在闪存阵列装置的硬件上，这样就让不同的闪存设备可以通过闪 存阵列的方式得到控制和使用。每个集线器都是集成在闪存阵列装置中的一个独立 的芯片，具有多个并联的输入接口20。存在于闪存阵列装置上的集线器使得接口 (包括输入接口20和输出接口22)所提供的带宽得到最大的利用，并使得这些闪 盘1可以同步使用这些接口。闪存阵列装置上集线器的数量将取决于插在闪存阵列 装置中闪存设备的数量。最优的一种策略就是闪存阵列装置中的每个集线器对应3 到4个存储设备。因此闪存阵列装置2可以同步使用多个闪盘1。

计算机接通电源开始启动后，首先要做的是对连接在计算机上的所有设备进 行检测。BIOS(基本输入输出系统)负责初始检测连接到计算机上的设备。设备和 内存完成检测和初始化之后，BIOS将启动操作系统。这种紧密集成的解决方案属 于老式的BIOS结构，称之为PC-AT环境。但是这种老式的BIOS结构具有很大的局 限性。BIOS安装在底层，比操作系统更接近硬件层。由于传统的BIOS专有且不公 开，对于自主的软件开发商和软件开发员来说，将他们开发的软件嵌入到BIOS层 中是非常困难的。在图2中，硬件模块连接操作系统模块，操作系统模块连接基于 一个具体操作系统的特定接口驱动模块。在硬件模块中，包含了CPU、主板和支持 特定接口连接的主板芯片组这几个硬件。操作系统模块使得一操作系统可在硬件模 块上得以运行。基于一个具体操作系统的特定接口驱动模块作为驱动，在操作系统 模块所提供的操作系统环境中运行，这个特定接口驱动模块可以识别出闪盘和集线 器，但是没有识别RAID上闪盘的格式的功能。

为了解决BIOS结构的局限性，业界开发了可扩展固件接口(EFI)，能够在 操作系统启动之前为设备和各种驱动潜在地提供一个强大的平台。模块化的EFI 使得它成为一个极具吸引力的平台，在固件层面上为操作系统提供独立的模块和各 种驱动。EFI的标准定义了三种服务：(a)启动服务：包括在操作系统之前的EFI (EFI)环境中(即平台)服务的定义；(b)运行时服务：包括在操作系统启动前 后遵守EFI系统服务的定义；(c)驱动运行环境(DXE)服务：包括在操作系统启 动之后遵守于DXE系统服务的定义。大多数的服务以及驱动程序会在操作系统启动 之后变得不可用。

在上述所列举的服务中，我们对第二个服务尤其感兴趣，因为它在EFI启动 服务已经退出和在预启动环境和服务不再可用后，操作系统还可以使用它。

网络储存设备(NetworkAttachedStorage，NAS)直接连接在电脑网络上面， 提供了集中式网络资料存取服务。NAS电脑或设备通常包含了精简版的操作系统， 提供了最单纯的档案服务和其相关的通讯协定；一般来说，NAS设备上面的操作系 统和软件提供了资料储存、资料存取、以及相关的管理功能；NAS系统通常有一个 以上的硬盘，而且和传统的档案服务器一样，通常会把它们组成RAID来提供服务。 如果对其操作系统加以改进，NAS上也可以运行一些简单的应用程序模块。

在闪存阵列装置(申请人在2007年12月5日申请并于2008年5月14日公 开的申请号“200710171787.8”、发明名称为“一种闪存阵列装置”的中国专利申 请)还设置了闪存阵列控制器固件，该固件可以象NAS一样包含了精简版的操作系 统，运行一些应用程序，提供对闪存阵列装置的管理功能。