[发明专利]一种加快机械硬盘读写速度的方法及系统

说明书

本发明公开了一种加快机械硬盘读写速度的方法，提供一机械硬盘和一高性能存储器，一分别连接机械硬盘和高性能存储器的控制单元，以及一分别连接机械硬盘和控制单元的统计单元；采用统计单元对机械硬盘的数据读取操作进行统计；采用控制单元，根据统计单元的统计结果，将特定读取环境下产生的随机读取操作所对应的数据传输至高性能存储器中，并在高性能存储器中建立一查找表，查找表中包括数据在高性能存储器中保存的第二地址信息。上述技术方案的有益效果是：有效减少硬盘的随机读写，通过使用储存级存储器做机械硬盘的缓存器和数据重组来减加快随机读写的速度，在整体上提升硬盘的读写速度。

技术领域

本发明涉及硬盘驱动器领域，尤其涉及一种加快机械硬盘读写速度的方法及系统。

背景技术

硬盘驱动器(Hard Disk Drive，HDD)是最基本的电脑存储器之一，电脑中的C盘、D盘为硬盘分区且都属于硬盘驱动器，硬盘驱动器也是服务器和工作站的必不可少的一部分，但是目前HDD的速度与CPU和内存之间的速度之间有太大的差距，已经成为制约计算机性能的瓶颈。所以提升HDD读写速度的需求必然是迫切的。

HDD的读写模式主要分为两种：随机(random)模式与突发(burst)模式，即顺序读写。其中，随机模式比突发模式需要更多的时间，会导致更大的读写延时，也要耗费更大的功耗。

一般而言，随机模式访问的数据比较分散，一般处于不同的磁道或者柱面，读取数据需要多次旋转和寻道；顺序模式访问的数据比较集中，一般处于相同的磁道或者柱面上，因此不需要多次旋转和寻道，所以相比于随机模式所需的寻道时间比较少，对于两种模式而言，传输时间基本一致。另外，顺序读写时，硬盘会进行预读，即在读取的起始位连续的读取多个页面，其中也包括了暂时不需要的页面，由于顺序读写时经常会用到起始页面周围的页面，后面用到时就可以直接使用这部分数据而不需要重新读取，而随机读写模式因为数据比较分散，因而没有预读的过程。且HDD读写一个文件之前，需一层层的寻找各个硬盘面直至找到该文件，并进行一系列的属性、权限等检查，写入新文件时还需要在寻找硬盘可用空间上耗费大量时间。当对较小的文件进行操作时，这部分操作消耗的时间在整个访问的过程中占了很大的比重。

综上所述，随机模式下的读写速度比顺序模式慢很多，也会产生更大的延时和更大的功耗。

一种现有的用于新的硬盘架构，用于加速固态硬盘的读写速度。通过将控制器和嵌入式DRAM封装至主微控制器芯片中，以进一步的降低固态硬盘的尺寸、节省功耗和加强固态硬盘的读写性能。当系统需要从固态硬盘中读取数据时，其控制器可将该数据及包含该数据的一段地址范围内的数据从存储芯片中读出并直接暂存到eDRAM中，而不需要再通过外部I/O端口再暂存到分立的DRAM高速缓存芯片中，当系统再一次读取上述地址范围内的数据时，控制器就可直接从eDRAM中读出，相比传统方式，无需再通过外部I/O端口从分立的DRAM高速缓存芯片中取出数据再传输至上一级系统。当系统需要将数据写回本发明所述固态硬盘时，控制器可将数据暂时写到eDRAM中，相比传统方式，无需再将数据通过外部I/O端口写到分立的DRAM高速缓存芯片；控制器在空闲时或者执行写回算法时，直接将暂存在eDRAM中的数据写回固态硬盘的存储芯片中，相比传统方式，无需再通过外部I/O端口将数据从分立的DRAM高速缓存芯片中读出再写到固态硬盘的存储芯片中。该技术方案能够更快、更高效的控制固态硬盘芯片的读写，固态硬盘读写性能得到加强。

本发明中采用类似的技术，在硬盘系统中增加一个储存级存储器(storage-classmemory，SCM)，又称为持久型存储器(persistent memory)，乃是一种同时结合传统储存装置与存储器特性的复合型储存技术，由于储存级存储器能够提供比快闪存储器更快速的读写速度，从而加快随机读写的速度。

发明内容

根据现有技术中存在的上述问题，现提供一种加快机械硬盘读写速度的方法及系统，旨在有效减少硬盘的随机读写，通过使用储存级存储器做机械硬盘的缓存器和数据重组来减加快随机读写的速度，在整体上提升硬盘的读写速度。