[发明专利]用于存储数据和对擦除进行纠正的方法、系统和装置

说明书

技术领域

本发明总体上涉及存储系统，更具体地，涉及用于存储阵列的部分最大距离可分(PMDS)纠删码(erasure correcting code)。

背景技术

计算机系统利用诸如奇偶计算之类的数据冗余方案来针对存储设备上的数据丢失进行保护。在独立磁盘冗余阵列(RAID)系统中，数据数值和相关奇偶数值跨磁盘驱动器成条形分布。RAID系统通常被用来保护硬盘驱动器(HDD)阵列中所存储的信息免于灾难性磁盘故障。两种常见的RAID方案是针对单一灾难性磁盘故障进行保护的RAID 5以及针对双重灾难性磁盘故障进行保护的RAID 6。

闪存是能够以大型分块进行电擦除和重新编程的固态非易失性存储设备类型。如同HDD，闪存设备将介质划分为通常为512比特的扇区。闪存设备进一步将扇区汇总为页面，其中每个页面通常有八个扇区，从而每个页面包含四千或4k字节(KB)。每个扇区由纠错码(ECC)进行保护，其对多种错误(典型地，单比特错误，虽然如字节错误的其它可能性也是可行的)进行纠正。常见的选择是Bose–Chaudhuri–Hocquenghem(BCH)码，如8位纠正或15位纠正的BCH码，虽然可能有许多变化形式。如在HDD中，闪存设备中的页面可能受到硬错误(HE)的影响。这例如在超出了页面的扇区中的BCH码的纠错能力时出现。与HDD相比，当页面处于其写耐力生命周期结尾附近，或者在其数据保存生命周期的结尾附近时，在闪存设备中超出BCH码的能力更加成为可能。因此，闪存设备中的HE的数量预计会随时间增长，在设备上留下潜在的HE。

由闪存设备所组成的阵列可能遇到灾难性设备故障与有可能更为普遍存在的HE相结合的混合形式。例如，使用RAID 5保护闪存设备中所存储的信息可能在存在潜在HE时导致设备故障。因此，对于给定数据条带块(例如，作为单元进行读取和/或写入的数据阵列)而言，如果RAID 5系统中的一个设备经历了灾难性设备故障，并且其它一些设备遭受到HE，则RAID 5系统将无法恢复该数据条带块中的信息。RAID 6可能允许数据得以被恢复，但是RAID 6为了奇偶性而要求专设整个第二设备，这在主要故障是HE时是昂贵的。

发明内容

实施例包括用于在存储阵列中存储数据的方法、系统和计算机程序产品。接收写数据并将其布置在包括m行和n列条目的阵列中，其中每个条目包括至少一个扇区。在该阵列中，mr+s个位置被分配给奇偶条目，而使得每一行具有至少r个奇偶条目。该奇偶条目对应于部分最大距离可分(PMDS)码，其允许从m行中的每一行中多达r次擦除以及数据阵列中任意位置的s次额外擦除进行恢复，其中s是大于零的整数。写数据和相关联的奇偶条目被写入到存储设备的集合。

另外的实施例包括一种用于对存储阵列中的擦除进行纠正的方法和计算机程序产品。从n个存储设备中的多个接收读条带块。该读条带块包括以m行和n列进行布置的条目阵列，其中每一列对应于存储设备中的一个。该条目包括数据条目和mr+s个奇偶条目。每一行包括根据部分最大距离可分(PMDS)码而从数据条目所生成的至少r个奇偶条目。确定该读条带块包括至少一个被擦除条目，最多mr+s个被擦除条目，并且没有一行具有多于r+s个被擦除条目。被擦除条目从未被擦除条目进行重构，这产生了被恢复的读条带块。

另外的特征和优势通过本发明的技术得以实现。本发明的其它实施例和方面在这里进行了详细描述并且被认为是所请求保护的发明的一部分。为了更好地利用该优势和特征来理解本发明，对描述和附图加以参考。

附图说明

现在将参考附图仅通过示例对本发明的(多个)实施例进行描述，其中：

图1图示了依据实施例的用于提供部分最大距离可分(PMDS)码的系统的框图；

图2图示了依据实施例的存储系统；

图3图示了依据实施例的编码块的内容；

图4是依据实施例的用于执行纠删的处理流程；

图5是依据实施例的用于对写条带块进行编码的处理流程；以及

图6是依据实施例的用于对读条带块进行解码的处理流程。

具体实施方式

本发明的实施例是具有二维结构的纠删码的新族群。这些纠删码在这里被称作部分最大距离可分(PMDS)码。这里所描述的PMDS码的实施例能够容忍(即，从其恢复)灾难性故障以及至少两个另外的硬错误(HE)，即使是在该另外的HE与作为单元(例如，读数据条带块、写数据条带块)进行处理的数据阵列位于相同行中的时候。