[发明专利]高速缓存架构中的混合介质的有效使用

说明书

技术领域

本发明一般涉及数据存储，更特别地涉及在高性能、高度可扩展的用于计算机网络的存储加速器中使用混合介质的架构和方法。

背景技术

在使用外部附加存储比如网络附加存储(NAS)或存储区域网络(SAN)的计算架构中，计算机服务器增长的速度和以及时的方式传递数据的存储系统的能力之间存储在增加的匹配错误。存储系统不能与快速服务器同步可能造成应用拖延并导致系统的总体吞吐量停滞不前或在重大负载下倒退。

这个可扩展问题的根本原因的审查揭示了涉及从旋转的磁盘驱动读取数据的延迟，更特别地与旋转和寻道时间相关的普遍因素。然而驱动器可以在寻道时间内（将驱动器磁头移动到磁盘上的正确的位置）传递具有l-5ms的初始延迟的大量连续的数据，经常访问非连续数据可能达到每次访问40ms的程度。对于包含多个随机访问数据（比如关系数据库）的数据集，所述驱动寻道时间成为以及时的方式传递数据的主要瓶颈。

解决这个问题的传统的尝试方法包括增加数据通路中的基于RAM的数据高速缓存器的层级。图1中说明了这个传统的方法。如图1所示，当服务器计算机110试图通过网络120访问来自存储系统102的数据，在总体数据通路中，典型地至少有三个不同的高速缓存器。一个硬件数据高速缓存器108提供大约8兆字节的高速缓存器，一个存储系统高速缓存器106提供大约在128MB和16GB之间的高速缓存器，并且一个服务器计算机数据高速缓存器112提供大约在100MB和2GB之间的高速缓存器（典型地轻负载的系统）。虽然这样的高速缓存器通常是有利的，但保留特定的缺点。比如，当活动的数据集正被随机访问或太大而不适合通常存储在的高速缓存器或当所述数据集的I/O要求高于附加于所述高速缓存器的控制器的性能时，上述性能问题仍会出现。

已经有多种尝试方法创建高速缓存产品，其试图通过定制硬件方案解决这个问题。这种例子包括来自德克萨斯州，休斯顿市的德克萨斯存储器系统的RAMSAN和来自加州，圣克拉拉市的固态数据的e与n系列产品。这些产品是不足的因为它们依靠趋向于昂贵并限制最大存储大小的固态磁盘技术。

闪速存储器是可以被擦除并可再编程的非易失性计算机存储器。它以从存储卡到基于SATA的驱动器的多种形式提供。闪速存储器具有独特的特性使得在企业计算环境中使用所述设备成为挑战。最特别地，闪速存储器支持有限数量的写入和/或擦除周期，并且超过这个限度可使得所述设备不可用。并且，闪速存储器的写容差可能显著地受执行的所述写操作的大小影响。闪存设备传统地定向于数据不经常被重写的存储环境。比如，闪存存储器已经通常被用作服务器启动设备，其中所述操作系统被写入一次并不经常升级。另一方面，当服务高速缓存器错误（在读取上）和处理应用写入时，高速缓存装置可以遇到经常的介质写入。另外，不像永久存储，高速缓存设备的目录可以经常变换（turn over）。因此，闪速存储器不认为适于在高速存储应用中使用。

发明内容

本发明的特定的实施方式提供管理混合介质高速缓存器的方法。数据被接收用于高速缓存并分配到一个或更多的块中。如果数据是期限长的并且不经常使用的，数据可能可选择地从RAM移动到闪速存储器。可能基于包含所述数据的大小和期限的因素选择存储在闪速存储器中的数据。本发明的特定的实施方式也可能提供多层高速缓存系统，包含多个高速缓存组件，其又包括RAM与闪存组件和配置为控制访问所述高速缓存组件的管理器。

在特定的实施方式中，多层高速缓存管理器使得高速缓存的数据最初被存储在所述RAM组件中并选择存储在RAM组件中的要移动到所述闪存组件的所述高速缓存数据的多个部分。每个闪存组件被组织为多个具有一个块大小的写入块并且其中预先定义的写入的最大数被允许用于每个写入块。

根据从写入的最大数和所述高速缓存系统的规定的生命期计算的最大写速率选择所述高速缓存数据的多个部分。所述高速缓存数据的多个部分中的每个均被移动到指定的写入块并且所述高速缓存数据的部分在大小上实质等于所述指定的写入块的大小。每个RAM组件被组织为多个RAM块并且当没有RAM块可用于存储新的数据，所述高速存储的数据的多个部分可能被移动。

附图说明

图1说明高速缓存管理的传统方法。

图2是根据本发明的特定方面的高速缓存管理系统20的总体描述示图。

图3说明根据本发明的特定方面的简化的高速缓存管理器的操作。

具体实施方式