高速緩存架構中的混合介質的有效使用制造技術

本發明專利技術涉及一種用于管理多層高速緩存器的多層高速緩存管理器和方法。多層高速緩存管理器使得高速緩存的數據最初被存儲在所述RAM組件中并選擇存儲在所述RAM組件中的要移動到所述閃存組件的所述高速緩存數據的多個部分。每個閃存組件被組織為多個具有一個塊大小的寫入塊并且其中預先定義的寫入的最大數被允許用于每個寫入塊。根據從所述閃存設備允許的寫入的最大數和所述高速緩存系統的規定的生命期計算的最大寫速率選擇所述高速緩存數據的多個部分。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術一般涉及數據存儲，更特別地涉及在高性能、高度可擴展的用于計算機網絡的存儲加速器中使用混合介質的架構和方法。
技術介紹
在使用外部附加存儲比如網絡附加存儲(NAS)或存儲區域網絡(SAN)的計算架構中，計算機服務器增長的速度和以及時的方式傳遞數據的存儲系統的能力之間存儲在増加的匹配錯誤。存儲系統不能與快速服務器同步可能造成應用拖延并導致系統的總體呑吐量停滯不前或在重大負載下倒退。這個可擴展問題的根本原因的審查掲示了涉及從旋轉的磁盤驅動讀取數據的延遲，更特別地與旋轉和尋道時間相關的普遍因素。然而驅動器可以在尋道時間內(將驅動器 磁頭移動到磁盤上的正確的位置)傳遞具有l-5ms的初始延遲的大量連續的數據，經常訪問非連續數據可能達到每次訪問40ms的程度。對于包含多個隨機訪問數據(比如關系數據庫)的數據集，所述驅動尋道時間成為以及時的方式傳遞數據的主要瓶頸。解決這個問題的傳統的嘗試方法包括增加數據通路中的基于RAM的數據高速緩存器的層級。圖I中說明了這個傳統的方法。如圖I所示，當服務器計算機110試圖通過網絡120訪問來自存儲系統102的數據，在總體數據通路中，典型地至少有三個不同的高速緩存器。ー個硬件數據高速緩存器108提供大約8兆字節的高速緩存器，一個存儲系統高速緩存器106提供大約在128MB和16GB之間的高速緩存器，并且ー個服務器計算機數據高速緩存器112提供大約在100MB和2GB之間的高速緩存器(典型地輕負載的系統)。雖然這樣的高速緩存器通常是有利的，但保留特定的缺點。比如，當活動的數據集正被隨機訪問或太大而不適合通常存儲在的高速緩存器或當所述數據集的I/O要求高于附加于所述高速緩存器的控制器的性能時，上述性能問題仍會出現。已經有多種嘗試方法創建高速緩存產品，其試圖通過定制硬件方案解決這個問題。這種例子包括來自德克薩斯州，休斯頓市的德克薩斯存儲器系統的RAMSAN和來自加州，圣克拉拉市的固態數據的e與n系列產品。這些產品是不足的因為它們依靠趨向于昂貴并限制最大存儲大小的固態磁盤技術。閃速存儲器是可以被擦除并可再編程的非易失性計算機存儲器。它以從存儲卡到基于SATA的驅動器的多種形式提供。閃速存儲器具有獨特的特性使得在企業計算環境中使用所述設備成為挑戰。最特別地，閃速存儲器支持有限數量的寫入和/或擦除周期，并且超過這個限度可使得所述設備不可用。并且，閃速存儲器的寫容差可能顯著地受執行的所述寫操作的大小影響。閃存設備傳統地定向于數據不經常被重寫的存儲環境。比如，閃存存儲器已經通常被用作服務器啟動設備，其中所述操作系統被寫入一次并不經常升級。另一方面，當服務高速緩存器錯誤(在讀取上)和處理應用寫入時，高速緩存裝置可以遇到經常的介質寫入。另外，不像永久存儲，高速緩存設備的目錄可以經常變換(turn over)。因此，閃速存儲器不認為適于在高速存儲應用中使用。
技術實現思路
本專利技術的特定的實施方式提供管理混合介質高速緩存器的方法。數據被接收用于高速緩存并分配到一個或更多的塊中。如果數據是期限長的并且不經常使用的，數據可能可選擇地從RAM移動到閃速存儲器。可能基于包含所述數據的大小和期限的因素選擇存儲在閃速存儲器中的數據。本專利技術的特定的實施方式也可能提供多層高速緩存系統，包含多個高速緩存組件，其又包括RAM與閃存組件和配置為控制訪問所述高速緩存組件的管理器。在特定的實施方式中，多層高速緩存管理器使得高速緩存的數據最初被存儲在所述RAM組件中并選擇存儲在RAM組件中的要移動到所述閃存組件的所述高速緩存數據的多個部分。每個閃存組件被組織為多個具有ー個塊大小的寫入塊并且其中預先定義的寫入的最大數被允許用于每個寫入塊。根據從寫入的最大數和所述高速緩存系統的規定的生命期計算的最大寫速率選 擇所述高速緩存數據的多個部分。所述高速緩存數據的多個部分中的每個均被移動到指定的寫入塊并且所述高速緩存數據的部分在大小上實質等于所述指定的寫入塊的大小。每個RAM組件被組織為多個RAM塊并且當沒有RAM塊可用于存儲新的數據，所述高速存儲的數據的多個部分可能被移動。附圖說明圖I說明高速緩存管理的傳統方法。圖2是根據本專利技術的特定方面的高速緩存管理系統20的總體描述示圖。圖3說明根據本專利技術的特定方面的簡化的高速緩存管理器的操作。具體實施例方式根據所述附圖將詳細說明本專利技術的實施例，其被提供作為說明性的例子以使本領域技術人員實現本專利技術。特別地，以下的附圖和例子不意味著將本專利技術的范圍限定為單ー的實施例，通過替換ー些或所有描述的或說明的部分也可能形成其他的實施例。為了方便，將遍及所述附圖對于相同或相似的部件使用相同的標記數字。如果這些實施例的特定的部件可以部分地或全部用已知的組件實現，那么將只描述對理解本專利技術需要的所述已知組件的那些部分，而省略所述已知部件的其他部分的詳細描述，以便更好地理解本專利技術。在本說明書中，除非在此另外明確地說明，顯示單一組件的實施例不應當認為構成限制；相反，本專利技術意在包含包括多個相同組件的其他實施例，反之亦然。此外，申請人不希望本說明書和權利要求書中的任何術語被歸為不常見的或特定的含義，除非有那樣的明確說明。另外，本專利技術包含現在和將來獲知的相當于通過說明引用此處的所述部件。本專利技術的特定的實施例提供可以使用混合介質有效實現高速緩存架構、裝置和應用程序的系統和方法。基于集群高速緩存裝置的RAM比如，在整體上通過引用被并入本文的美國專利申請11/365,474 (“用于提供高性能和高度可擴展的存儲加速的方法和裝置”)中描述的那些RAM可以與特定的擴展一起使用以獲得存儲加速。這樣的裝置可以攔截應用程序和它們的存儲設備之間的請求并可以高速緩存數據以提高性能。現在描述的申請的特定方面通過使用包括基于閃存的設備的多種形式的介質來擴展多種高速緩存架構的應用程序和用途。圖2是根據本專利技術的特定方面的高速緩存管理系統20的總體描述示圖。包含RAM和閃存設備的高速緩存部件200由介質管理器202控制和管理。介質管理器202典型地識別并配置高速緩存部件200并且管理對所述部件200的訪問。比如，介質管理器202可以確定高速緩存部件200中的ー個是具有用于寫入的最小塊大小的閃存設備。因此，介質管理器202可能為延遲寫入的所述部件設定訪問控制直到閃存的完整的塊被累積或聚合。高速緩存供應服務240根據系統請求分配高速緩存器并與介質管理器202相互作用以識別高速緩存器類型、可用性等。高速緩存目錄服務260和I/O 220及280與系統、服務和用戶通過接ロ連接。本專利技術的特定的實施例采用多種優化以允許高速緩存裝置中的閃存的使用。可能提供兩層(或混合)高速緩存架構以允許高速緩存裝置中的閃存介質的使用。在圖3中描述的簡化的例子中，高速緩存管理器30管理兩種形式的介質，RAM 34和閃存36。每個介質空間340和360典型地被隱射為塊的集合。用于RAM空間340和閃存空間360塊大小不 需要是相同的并且可能選擇用于所述閃存高速緩存空間360的所述塊大小以遞送最大寫容差。tヒ如，取決于制造商，用于當前閃存驅動器的最佳的寫入塊大小可以在128KB到幾兆字節的范圍之間。另ー方面，用于RAM空間340的所述塊大小典型地被選擇以獲得最佳的存儲效率。在所述高速本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：尼薩·塔拉伽拉，貝瑞·科切福爾，馬丁·帕特森，愛德華·佩尼卡，詹姆斯·鮑文，
申請(專利權)人：提琴存儲器公司，
類型：發明
國別省市：