[发明专利]促进元数据和数据捆绑存储的原子性保证的方法和系统

说明书

一个实施例促进了用于存储数据流中元数据和数据的原子性保证。系统接收要写入所述存储设备的数据的第一流，其中，所述第一流包括与数据和相应元数据关联的多个I/O请求。响应于确定在数据缓冲器中存在与所述第一流的先前I/O请求关联的残留数据：系统将来自当前I/O请求的数据的第一部分附加到所述残留数据，以获得第一页面数据；所述系统将所述当前I/O请求的剩余部分写入至所述数据缓冲器，以获得当前残留数据；并且所述系统将所述第一页面数据写入至所述存储设备。因此，系统因此促进了用于第一数据流的每个I/O请求的数据和对应元数据的原子性保证。

相关的申请

本申请要求于2018年7月30日提交的美国临时申请第62/712,133的优先权，临时申请代理人摘要码ALI-A15700USP，发明人为李舒和周平，名称为“促进元数据和数据捆绑存储的原子性保证的方法和系统”，该美国临时申请的公开通过引用完整地并入到本文中。

技术领域

本公开主要涉及数据存储领域。更具体地，本公开涉及促进元数据和数据捆绑存储的原子性保证的方法和系统。

背景技术

互联网和电子商务的普及持续产生了大量的数字内容。各种各样的存储系统和服务器不断被创建用于访问和存储这些数字内容。在云存储系统或集群存储系统中，多个应用可以共享底层系统资源(例如，存储设备的资源)。对于系统性能和满足任何服务质量(Qos)要求二者来讲，管理存储设备的资源是至关重要的。在过去传统的存储系统中，数据和对应的元数据(例如，来自输入的输入/输出(I/O)请求的数据)是分开写入的，导致两个单独的I/O写入操作来存储数据并且另外两个单独的I/O读取操作来随后访问数据。为了减少I/O操作的数量并提高整个存储系统的性能和效率，可以将数据及其对应的元数据“捆绑”在一起以提供原子性保证。然而，将数据和元数据捆绑在一起会导致(在一次事务中)要写入的数据的总大小或长度增加，并且增加后的长度通常与标准块大小不一致。这可能会对所依赖的并且要写入捆绑数据的特定类型的物理介质造成问题。

在前一代的与非(NAND)闪存(例如，二维平面NAND闪存或2D平面NAND)中，系统可以通过将数据写入页面区域并且通过将对应的元数据写入页面区域的界外区域来容纳插入到与相应数据相同的I/O请求中的元数据。然而，在当前一代的NAND闪存(如三维三层单元NAND或3D TLC NAND)中，界外区域并没有提供足够的空间来写入对应的元数据。

因此，在当前一代的存储设备中，问题仍然是如何捆绑数据及其对应的元数据以对将捆绑写入存储设备提供原子性保证。

发明内容

一个实施例促进了用于存储数据流中的数据和元数据原子性保证。在操作过程中，系统接收要写入所述存储设备的数据的第一流，其中，所述第一流包括与数据和相应元数据关联的多个I/O请求。响应于确定在数据缓冲器中存在与所述第一流的先前I/O请求关联的残留数据(residualdata)：系统将来自当前I/O请求的数据的第一部分附加到所述残留数据，以获得第一页面数据；所述系统将所述当前I/O请求的剩余部分写入至所述数据缓冲器，以获得当前残留数据；并且所述系统在当前物理页面地址(PPA)处将所述第一页面数据写入至存储设备。因此，所述系统因而促进了用于第一数据流的每个I/O请求的数据和对应元数据的原子性保证。

在一些实施例中，所述第一部分始于与当前I/O请求中的当前写指针关联的第一逻辑页面地址(LPA)。所述系统将当前写指针设置于剩余部分的结尾。所述系统在数据结构中更新将第一逻辑页面地址映射到当前物理页面地址的条目。

在一些实施例中，响应于确定在所述数据缓冲器中不存在与第一流关联的残留数据，所述系统执行以下操作。系统向所述数据缓冲器写入来自当前的I/O请求的数据的第二部分，以获得第二页面数据，其中，所述第二部分始于与当前I/O请求中的当前写指针关联的第二逻辑页面地址(LPA)。所述系统将当前I/O请求的剩余部分写入至数据缓冲器，以获取当前残留数据。所述系统将当前写指针设置于所述剩余部分的结尾。所述系统在数据结构中更新将第二逻辑页面地址映射到当前物理页面地址的条目。