[发明专利]用于连接到主机的存储设备的优化的提示模型和用于存储设备的写优化方案

说明书

本发明专利申请是国际申请号为PCT/US2008/058482，国际申请日为2008年3月27日，进入中国国家阶段的申请号为200880013143.9，名称为“用于连接到主机的存储设备的优化的提示模型和用于存储设备的写优化方案”的发明专利申请的分案申请。 

背景技术

大容量存储设备的容量和内部操作速度正呈指数地增长，从而使得这些存储设备更加复杂。因此，制造商在这些设备上包括强大的嵌入式微处理器。此外，对于数据能够并且需要在应用层中以其进行处理的较快的速度而言，对存储设备的读/写访问可能变成通信管道中的瓶颈，从而影响用户体验和总体机器操作。 

用于操作这些设备的传统模型仍然还是在使用面向块的设备协议来与存储设备通信的主机上运行的文件系统。有了有能力的处理器固件，存储设备可取决于主机软件在发起高级逻辑操作时所具有的确切意图来优化内部操作。然而，可用于固件的唯一常规协议是块协议，其造成了对于提供适应并优化数据和设备操作的能力的重大障碍。因此，固件设计者求助于诸如监听来自主机的分组并尝试猜测较高级OS软件数据管理的意图等技术。这一方法是脆弱且非最优的。此外，与固态驱动器(SSD)相关联的快速进步和相关联的成本下降正迫使设计者重新审视优化主机系统中的数据流的方式。 

发明内容

以下提出了简化概述以便提供对在此描述的某些新颖实施例的基本理解。本概述不是详尽的概览，并且它不旨在标识关键/重要的元素，也不旨在描绘其范围。其唯一的目的是以简化的形式来介绍一些概念，作为稍后 提出的更为详细的描述的序言。 

所公开的体系结构包括一种通信方法，该方法基于能够基于生成“意图”或“提示”并将其传递给存储设备来优化数据通信的较高级操作系统(OS)层。然后可对预定存储在存储设备(能够进行提示处理)上的数据进行分类(bracket)(或标记)以利用与该提示处理相关联的提升的性能。数据能够以例如块格式传递以使得能够发生一系列单独的块交换。提示处理在存储设备处是可任选的。当确定设备中存在该能力时，传递给存储设备固件的信息方便优化内部数据流和设备操作。 

该体系结构提供一种工作流模型，其中设备和OS进行通信(例如，基于存储设备固件报告能力)以检测提示处理能力。该提示模型包括可扩展并且可被分层在块通信之上的语言。另外，基于该可扩展性，主机栈的自定义部分可以发起用于专有事务的到存储设备(例如，固件)的提示通信。 

该体系结构还包括用于诸如固态存储设备等存储设备的写优化方案。例如，在多种类型的数据存储(例如，单层单元(SLC)闪存、多层单元(MLC)闪存)可用的情况下，频繁修改的数据可被存储在较快的存储器中以提供至少相对于文件系统数据存储而言的更高效的总体应用程序数据处理。类似地，在数据是只读或较不频繁修改的情况下，这种数据可被处理进出较低成本(或较慢)的存储器。这一选择性提供了更优的资源使用以及组件成本。在涉及固态驱动器大容量存储技术的情况下，存储器成本的差别在区域中销售和市场份额中可以是显著的优势，这在消费者市场中肯定是非常有竞争力的。 

为实现上述及相关目的，本文结合下面的描述和附图描述某些说明性方面。然而，这些方面仅指示了可利用此处公开的原理的各种方法中的少数几种，且旨在包括所有这些方面及其等效方面。结合附图阅读下面的详细描述，则其它优点和新颖特征将变得显而易见。 

附图说明

图1示出用于生成并传递用于优化数据存储操作的提示信息的系统。 

图2示出表示提示模型的可扩展性的系统。 

图3示出进一步表示所公开的提示模型的可扩展性的系统。 

图4示出其中向具有拥有不同提示能力的存储设备的存储子系统发送提示信息的系统。 

图5示出用于提示数据处理的主机系统的更详细实现。 

图6示出对可以使用的提示信息的更详细描述。 

图7示出使用SSD数据存储子系统来优化数据存储的系统。 

图8示出用于优化数据存储的存储系统。 

图9示出管理数据存储的方法。 

图10示出打包基于提示的数据以供传输的方法。 

图11示出优化存储设备中的数据利用的方法。 

图12示出基于数据修改的频率来管理固态设备上的数据存储的方法。 

图13示出可用于执行根据所公开的体系结构的提示和写优化的计算系统的框图。 

图14示出用于提示和写优化处理的示例性计算环境的示意性框图。