[发明专利]为高速缓存应用使用降级闪存裸片的方法及架构、固态驱动器

说明书

本发明公开了一种使用适合于SSD高速缓存中的SSD高速缓存应用的低成本未适格裸片的方法和装置。本发明的实施方式使得能够生产具有足够的数据保持和耐久性的缓存裸片SSD以满足现代数据中心的需求，同时降低基础设施成本。一个实施方式公开了一种识别和使用适合于SSD高速缓存中的SSD高速缓存应用的低成本未适格裸片的方法。该方法包括从SSD高速缓存应用提取应用数据，基于应用数据建模SSD高速缓存应用的行为，表征第一不适格裸片以确定第一不适格裸片的至少一个量化属性，以及针对所述SSD高速缓存应用的建模行为来测试第一不适格裸片的所述至少一个量化特性，以确定所述不适格裸片是否适合于所述SSD高速缓存。

本申请要求2016年03月18日提交美国专利商标局、申请号为15/074961、发明名称为“METHOD AND SYSTEM FOR USING DOWNGRADED FLASH DIE FOR CACHE APPLICATIONS”的美国发明专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明的实施方式总体上涉及闪存领域。更具体地，本发明的实施方式涉及使用降级闪存裸片作为高速缓存的系统和方法。

背景技术

在数据存储领域中，越来越需要降低实现高速缓存存储解决方案的成本，以更好地满足现代超大规模数据中心对高速缓存的巨大需求。分层存储解决方案试图在现代数据中心的性能需求和数据保留要求之间达到平衡。例如，一个示例性分层存储路径将数据从CPU核心传输到CPU本身上的各种级别的高速缓存，然后传输到DIMM存储器，然后传输到硬盘驱动器用于长期存储。当系统关机时，存储在DIMM和CPU缓存的易失性存储器中的所有数据都将丢失。因此，对于该架构，数据总是被整合并存储在硬盘驱动器中以永久/非易失性存储。对于上游和下游传输的数据，从永久存储器获取数据，缓存在存储器中，由CPU更新/处理，并使用存储器缓冲器写回到永久存储器。

虽然传统的分层存储解决方案提供相对较高的性能和数据保留，但是随后的创新进一步增加了使用多层高速缓存来桥接存储设备之间的间隙的分层存储解决方案的性能(例如，吞吐量、IOPS、延迟等)。最近，闪存SSD被插入在高速低容量RAM和低速高容量硬盘驱动器之间，以进一步增强这些系统的性能。闪存SSD相比传统HDD提供更小的占用空间、更低的能耗、更高的性能和更低的故障率。

闪存SSD设备通常被设计用于通用存储、提供优异的输入/输出(IO)性能和多年的数据保持。然而，当用作高速缓存设备时，在将数据写入盘以用于永久存储之前，数据在存储设备上仅仅保持短暂的时间段。因此，对于缓存设备，传统的数据保留要求是不必要的。因此，通用闪存SSD对于用作缓存设备而言大材小用并且价格过高。数据中心通常使用大量的闪存SSD，从而导致不必要的高基础设施成本。需要一种具有高级性能，同时降低基础设施成本以更好地满足现代超大规模数据中心的需要的高速缓存设备。

发明内容

本文公开了一种识别和使用适合于SSD高速缓存中的SSD高速缓存应用的低成本不适格(un-qualified)裸片的方法和装置。本发明的实施方式使得能够生产具有足够的数据保留和耐久性的高速缓存裸片SSD以满足现代数据中心的需求，同时显著降低其基础设施成本。

根据一个实施方式，公开了一种识别和使用适合于SSD高速缓存中的SSD高速缓存应用的低成本不适格裸片的方法。该方法包括从SSD高速缓存应用提取应用数据，基于应用数据对SSD高速缓存应用的行为建模以产生建模行为，表征第一不适格裸片以确定第一不适格裸片的至少一个量化属性，以及相对于所述SSD高速缓存应用的建模行为来测试所述第一不适格裸片的所述至少一个量化属性，以确定所述不适格裸片是否适合在所述SSD高速缓存中使用。

根据一些实施方式，上述方法还包括重复提取、建模、表征和测试，直到识别出足够数量的不适格裸片以构造满足SSD高速缓存的规定要求的SSD高速缓存应用为止，并且封装足够数量的不适格裸片以形成集成电路。