[发明专利]基于存取频率在硬盘驱动器中进行数据放置以得到改进的IOPS和利用效率的方法和系统

说明书

一个实施例促进叠瓦式磁记录设备中的写入操作。在操作期间，系统通过存储设备接收要写入到所述存储设备的数据和与所述数据相关联的存取频率信息，其中所述存储设备包括多个同心磁道。所述系统在所述多个同心磁道当中分配多个备用扇区池。所述系统基于所述存取频率信息选择要在上面写入所述数据的磁道，其中具有最高存取频率的数据被写入到外磁道。所述系统在所选磁道的当前写入指针定位处附加所述数据，从而促进增强数据放置以便在所述存储设备中随后存取。

技术领域

本公开一般地涉及数据存储的领域。更具体地，本公开涉及用于基于存取频率在硬盘驱动器(HDD)中进行数据放置以得到改进的每秒输入/输出(IOPS)和利用效率的方法和系统。

背景技术

因特网和电子商务的激增继续产生大量的数字内容。已创建了各种存储系统来存取和存储此类数字内容。存储系统或服务器可包括多个驱动器，诸如硬盘驱动器(HDD)和固态驱动器(SSD)。服务器中的存储器在存储系统的性能和容量方面起至关重要的作用。在当前经济中，HDD与SSD相比显著更便宜。HDD的容量继续增加，这导致每单位存储容量的成本(例如，$/GB)降低。然而，由于HDD的机制上的限制，HDD的每秒输入/输出操作(IOPS)尚未连同容量一起增加。这已导致每单位性能(例如，IOPS/GB)降低。

当前的解决方案包括叠瓦式磁记录(SMR)驱动器、热辅助磁记录(HAMR)设备和微波辅助磁记录(MAMR)设备。然而，虽然这些设备为存储提供增加的面密度，并且因此导致存储容量成本(以$/GB为单位)降低，但是这些设备中的总体IOPS尚未相应地增加。这些当前的解决方案不仅涉及降低的每单位性能(以IOPS/GB为单位)，而且应用可以仅能够使用HDD的整个容量的一部分。也就是说，应用不能利用HDD的增加的存储容量的全部。这可降低HDD的效率以及存储系统的总体效率和性能。

发明内容

一个实施例促进存储设备中的放置数据。在操作期间，系统通过存储设备接收要写入到所述存储设备的数据和与所述数据相关联的存取频率信息，其中所述存储设备包括多个同心磁道(tracks)。所述系统在所述多个同心磁道当中分配多个备用扇区池。所述系统基于所述存取频率信息选择要在上面写入所述数据的磁道，其中具有最高存取频率的数据被写入到外磁道。所述系统在所选磁道的当前写入指针定位处附加所述数据，从而促进增强数据放置以便在所述存储设备中随后存取。

在一些实施例中，响应于确定对所选磁道的第一扇区中的对应数据的更新，所述系统：标记所述方法进一步包括：将所述第一扇区标记为无效的；使对应数据到所述第一扇区的物理地址的映射无效；并且将所述对应数据的映射更新到新扇区的物理地址，所述新扇区顺序地位于所述当前写入指针定位处。

在一些实施例中，响应于确定所述当前写入指针定位处的第二扇区是损坏扇区，所述系统：将所述第二扇区标记为损坏的；并且将所述数据写入到所选磁道的下一个顺序可用扇区。

在一些实施例中，响应于确定所述存储驱动器当前没有处理来自主机的请求，所述系统：启动数据回收过程；并且使包括被标记为无效的、损坏的或待定的扇区的磁道变得可用于存储。

在一些实施例中，所述存储设备是硬盘驱动器。所述系统通过耦合到所述硬盘驱动器的固态驱动器的控制器启动垃圾收集过程。所述系统通过所述固态驱动器的控制器将有效数据包装成块。所述系统通过所述固态驱动器的控制器发送有效数据的块，所述有效数据的块被所述存储设备接收，作为要写入到所述存储设备的所述数据。

在一些实施例中，所述系统接收要从所述存储设备读取数据的请求。所述系统识别要从其读取所请求的数据的磁道。所述系统将所述存储驱动器的读取磁头移动到所识别的磁道。所述系统从所述读取磁头的当前定位开始从所识别的磁道的全体中检索数据。所述系统从所检索到的数据的起始扇区开始读取所述数据。

在一些实施例中，所述系统通过标记要开始从其读取所述数据 的所述起始扇区来对齐来自所识别的磁道的所检索到的数据。