[发明专利]用于促进DRAM数据缓存转储和机架级电池备份的系统和方法

说明书

一个实施例促进数据存储。在操作期间，系统接收要存储在与主机相关联的存储设备的非易失性存储器中的数据，其中主机的易失性存储器的区域被配置为可由存储设备的控制器访问的缓存。系统将数据写入缓存区域以获得缓存数据。响应于检测到主机的故障：系统通过控制器从缓存区域检索缓存数据；并且系统通过控制器将缓存数据写入存储设备的非易失性存储器。

相关申请

本申请要求于2018年8月2日提交的发明人为李舒的律所档案号为ALI-Al5932USP的名称为“DRAM数据缓存转储和带有机架级电池备份系统的简化SSD的方法和系统(Systemand Method of DRAM Data Cache Dumping and Simplified SSD With Rack-ScaleBattery-Backed System)”的第62/713，908号美国临时申请的优先权，其全部公开内容通过引用的方式结合在本文中。

技术领域

本公开一般涉及数据存储领域。更具体地，本公开涉及一种用于促进动态随机取存存储器(DRAM)数据缓存转储和机架级电池备份系统的系统和方法。

背景技术

互联网和电子商务的激增继续创造大量的数字内容。已经创建了各种存储系统和服务器来访问和存储此类数字内容。在云或集群存储系统中，多个应用程序可以共享(例如，存储设备的)底层系统资源。管理存储设备的资源对于系统的性能是至关重要的。此外，执行事务(例如输入/输出(I/O)请求)所涉及的延迟会影响性能，包括每秒查询(QPS)和每秒事务数(TPS)速率。在许多应用程序中，需要降低与处理或者访问数据有关的延迟，例如，满足各种服务质量(QoS)需求(例如，在服务级别协议中)或者在线事务处理(OLTP)系统中。此外，许多应用程序要求持久存储数据，以确保一致性和顺序性。写入数据的单个事务无法被成功执行或者完成，直到以同步方式已经将数据写入存储设备的非易失性存储器(例如固态驱动器(SSD)或硬盘驱动器(HDD))。因此，写入延迟会是应用程序性能中的主要和限制因素。

作为存储模块，SSD通过外围高速互联(PCIe)总线连接到主机(及其中央处理单元(CPU))。该物理上的安排导致I/O路径加长和延迟增加。相反，系统存储器(例如动态随机存取存储器双列直插式存储模块(DRAM DIAM))在物理位置上接近主机CPU，其访问延迟通常比SSD的访问延迟低一到两个数量级。然而，DRAM DIMM是一种易失性存储器，它会出现故障，例如掉电和操作系统崩溃。

一种当前的解决方案包括NVDIMM-N，其是非易失性DIMM和与非(NAND)，其将DRAM和NAND组合在一起。在故障期间，DRAM中的数据被冲到NAND中，并且当系统从故障中恢复，数据然后从NAND被冲回至DRAM中。然而，该当前的解决方案存在许多缺陷。首先，财务成本可能很高，因为NVDIMM-N配备了额外的部件，包括电池、特定的NVDIMM-N控制器、NAND和NAND闪存。第二，NVDIMM-N消耗的电量通常超过了分配给每个DIMM插槽的电量。第三，NVDIMM-N电池是一种必须定期充电和放电的共用电池，这会导致维护的复杂性增加。第四，NVDIMM-N电池可能会经历衰减并导致高的年故障率。因此，NVDIMM-N的缺陷导致增加财务成本(NVDIMM-N的总成本和模块更换和维护人员的成本)，增加电源和散热的负担，以及增加了维护的复杂性。

因此，尽管当前的解决方案提供了使用DIMM和NAND的结合系统的持久存储，但是当前的解决方案存在许多缺陷，并且不能够提供低延迟的持久存储，这是寻求提供显著性能改进的应用程序所非常期望的。此外，低延迟持续存储对云或集群存储系统的整体效率是益的，并且还可能对分布式存储系统的可扩展性具有积极的影响。

发明内容