[发明专利]一种基于固态存储介质的RAID系统及方法

说明书

本发明提供一种基于固态存储介质的RAID系统及方法，系统包括：多个固态存储装置，其中每个固态存储装置包含：固态存储介质及控制读写所述固态存储介质的控制器；主控单元，电性连接各所述固态存储装置的控制器，用于将各所述固态存储装置组成RAID阵列，并用于完成从RAID阵列中的逻辑地址至各所述闪存固态存储装置的物理地址的地址映射，通过将地址映射及RAID功能融合，解决传统RAID系统中写放大和性能低下的问题；并实现多个固态存储装置地址映射的统管，提高了固态存储系统的垃圾回收和磨损均衡的效率。

技术领域

本发明涉及数据存储设备，特别是涉及一种基于固态存储介质的RAID系统及方法。

背景技术

RAID技术在数据存储领域中有广泛的应用。RAID：RedundantArrayofIndependent Disks或者是Redundant Array of Independent Devices利用数据和设备的冗余度而防止由于磁盘或者存储设备的失效造成的数据丢失。RAID根据保护层度需求不同而有不同的架构，如RAID-1，RAID-2，RAID-3，RAID-4，RAID-5 and RAID-6等。以下陈述以RAID-5为例。需要指出的是该发明可以很容易扩展到其它的RAID方式，如RAID-6，RAID10等。

在传统的RAID系统中由于固定的逻辑映射，既对于任意一逻辑块地址(LBA：Logical Block Address)，其所对应的存储设备是固定的，这一对应关系并不随着新数据的写入或者数据的更新而变化。

传统的RAID技术存在严重的不足，在随机的数据写入时性能相对于多个设备的并行操作有很大的损失，尤其是当底层的存储设备是固态存储设备时。这有几方面的原因：

1.数据随机写入时造成的奇偶校验位写入放大：每一个随机写入的数据块会造成奇偶校验位的更新，既造成多于随机写入数据量的一倍的写入。在固态存储设备中，尤其是基于闪存的存储设备对写入量是有有限寿命的限制的。

2.每一个数据块对于单个固态存储设备的写入，也会造成写放大，造成总的写放大因子必然大于2；

3.随机写入时由于读校验位、写入校验位等多余操作的性能损失；

4.当写入的数据量小于一个RAID条带(RAID stripe)时，突发断电或者系统奔溃造成RAID stripe的信息不正确，尤其是奇偶校验位，即写入空洞的问题(write hole)。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于固态存储介质的RAID系统及方法，解决上述现有技术中现有固态存储介质RAID性能损失大的问题。

为实现上述目标及其他相关目标，本发明提供一种基于固态存储介质的RAID系统及方法，系统包括：多个固态存储装置，其中每个固态存储装置包含：固态存储介质及控制读写所述固态存储介质的控制器；主控单元，电性连接各所述固态存储装置的控制器，用于将各 所述固态存储装置组成RAID阵列，并用于完成从RAID阵列中的逻辑地址至各所述闪存固态存储装置的物理地址的地址映射。

可选的，所述逻辑地址至物理地址的地址映射是动态变化的；所述RAID阵列中的每个条带是随所述地址映射的动态变化而更新的。

可选的，每个所述条带中存储有奇偶校验位，所述奇偶校验位是随所在条带的更新而在所述RAID阵列内的各个固态存储装置中轮询的。

可选的，所述主控单元同各所述固态存储装置的控制器间传递PBA信息。

可选的，所述固态存储介质包括：闪存固态存储介质或非易失性固态存储介质；所述闪存固态存储介质包括：NAND FLASH；所述非易失性固态存储介质包括：PCM或MRAM。

可选的，所述主控单元控制完成所述RAID阵列中各固态存储装置的垃圾回收及磨损均衡功能。