[发明专利]使用混合存储来延伸SSD生存期

说明书

背景

固态驱动器（SSD）正成为常规硬盘驱动器的一种流行的替代物。SSD在若干方面区别于常规的硬盘驱动器。例如，SSD具有半导体属性、不具有移动部分以及具有固有的并行性。

尽管SSD具有替代硬盘驱动器的潜在可能，但采用SSD的一个主要障碍在于它们受限的生存期。SSD使用NAND闪存来构建，这限制了可向闪存块发出的写操作的数量。在每一次盖写之前都必须擦除存储器块，并且这种擦除缩短了SSD的生存期。另外，由于NAND闪存的成本随着增加的位密度而降低，闪存所能容忍的擦除周期的数量（并因此写操作的次数）遭受破坏。

此外，通用操作系统工作负载在存储子系统上是艰巨的，尤其在写容量和非顺序性方面。较有压力的工作负载和较少的可用擦除周期的组合缩短了SSD的有用生存期，在某些情况下缩短至短于一年。

概述

混合存储设备使用诸如硬盘驱动器之类的写高速缓存来例如将数据高速缓存到固态驱动器（SSD）。数据被顺序地记录到写高速缓存并且稍后被迁移至SSD。SSD是永久存储数据的主要存储。写高速缓存是可用日志结构的方式临时地存储盘写操作的数据的持久持续的高速缓存。

在一种实现中，使用完全高速缓存，其中写高速缓存对向逻辑地址空间发出的每一个写操作的数据进行高速缓存。另选地，可使用选择性高速缓存。在选择性高速缓存的情况下，只有某些数据（例如，与SSD的大部分被盖写的存储器块相关联的数据）被高速缓存在写高速缓存中。

在一种实现中，可使用迁移策略来确定在将数据迁移至SSD之前要将数据高速缓存在写高速缓存中多久。迁移策略可使用使得写高速缓存的内容被转储清除至SSD的一个或多个迁移触发器来实现。迁移触发器可包括例如超时触发器、读阈值触发器、以及迁移大小触发器。

提供本概述以便以简化的形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并不旨在标识出所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限定所要求保护的主题的范围。

附图简述

当结合附图进行阅读时，可以更好地理解以上概述以及以下对说明性实施例的详细说明。出于说明各实施例的目的，在附图中示出各实施例的示例性构造；然而，各实施例不局限于所公开的具体方法和手段。在附图中：

图1示出了示例性混合存储环境；

图2是可用于混合存储的混合盘控制器的一种实现的框图；

图3是使用完全高速缓存的混合存储的方法的一种实现的操作流程；

图4是使用选择性高速缓存的混合存储的方法的一种实现的操作流程；

图5是使用迁移策略的混合存储的方法的一种实现的操作流程；以及

图6是示例性计算环境的图示。

详细描述

图1示出了示例性混合存储环境100，包括混合存储设备110和文件系统180。混合存储设备110使用诸如硬盘驱动器（HDD）之类的写高速缓存140来例如将写操作的数据高速缓存到诸如基于MLC（多级单元格）的SSD之类的固态驱动器（SSD）150。如此处进一步描述的，写操作的数据被顺序地记录到写高速缓存140中并且稍后被迁移至SSD 150。读操作通常从SSD 150来提供并且偶尔从较慢的写高速缓存140来提供。混合存储设备110或其各方面可使用诸如图6所示的计算设备600之类的一个或多个计算设备来实现。

混合存储设备110包括写高速缓存140和SSD 150。SSD 150是永久存储数据的主要存储。尽管在图1中示出了SSD，但可将本领域中公知的任何类型的闪存芯片或其他非易失性存储器设备用作存储以替代SSD 150。写高速缓存140是可以日志结构的方式临时地存储盘写操作的数据的持久持续的高速缓存（例如，写高速缓存140是日志结构的写高速缓存）。在一种实现中，写高速缓存140可包括持续存储，诸如硬盘（也被成为HDD）或其他形式的固态存储器（例如，SLC（单级单元格）芯片），并且可只存储盘写操作的数据。写高速缓存140可能慢于SSD 150并且可能大于（例如，具有更多存储空间）SSD 150。因为SSD 150快于写高速缓存140，所以在一种实现中大部分读操作被发送至SSD 150。