用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)預(yù)留空間的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)涉及用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。具體而言，本公開(kāi)涉及用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)預(yù)留空間(overprovis1ning)。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)執(zhí)行許多系統(tǒng)任務(wù)和管理操作，例如其正常操作過(guò)程中的垃圾收集、損耗均衡、壞塊管理等。執(zhí)行系統(tǒng)任務(wù)和管理操作涉及實(shí)質(zhì)性的開(kāi)銷(xiāo)，例如在將非易失性固態(tài)存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的情況中增大的寫(xiě)入放大。因此，希望提供更有效的機(jī)制以便執(zhí)行管理操作。
【附圖說(shuō)明】
[0003]將參考以下附圖來(lái)說(shuō)明體現(xiàn)本發(fā)明的各種特征的系統(tǒng)和方法，在附圖中:
[0004]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的實(shí)施動(dòng)態(tài)預(yù)留空間的主機(jī)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的組合。
[0005]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的預(yù)留空間參數(shù)。
[0006]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的動(dòng)態(tài)預(yù)留空間。
[0007]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的動(dòng)態(tài)預(yù)留空間過(guò)程的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]盡管說(shuō)明了特定實(shí)施例，但僅是示例性地呈現(xiàn)這些實(shí)施例，并非旨在限定保護(hù)的范圍。實(shí)際上，本文所述的創(chuàng)新的方法和系統(tǒng)可以以各種其他形式來(lái)體現(xiàn)。而且，在不脫離保護(hù)范圍的情況下，可以在本文所述的方法和系統(tǒng)的形式上做出各種省略、替換、以及變化。
[0009]概述
[0010]數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)執(zhí)行許多管理操作，例如其正常操作過(guò)程中的垃圾收集、損耗均衡、壞塊管理等。執(zhí)行管理操作涉及實(shí)質(zhì)性的開(kāi)銷(xiāo)，例如在將非易失性固態(tài)存儲(chǔ)器(NVSM)用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的情況中增大的寫(xiě)入放大。在某些情況下，為了改進(jìn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的效率、壽命、以及性能，分配額外的存儲(chǔ)器以執(zhí)行系統(tǒng)任務(wù)和/或管理操作可能是有利的。但為系統(tǒng)和/或管理任務(wù)分配額外的存儲(chǔ)器典型地以減少用于用戶(hù)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)容量為代價(jià)來(lái)進(jìn)行。而數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)典型地向主機(jī)系統(tǒng)報(bào)告給定存儲(chǔ)容量，這個(gè)報(bào)告的存儲(chǔ)容量通常不能在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的操作期間被修改。
[0011]本發(fā)明的實(shí)施例針對(duì)用于動(dòng)態(tài)預(yù)留空間的系統(tǒng)和方法。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)可以為預(yù)留空間保留諸如NVSM緩存存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)器的部分。預(yù)留空間部分可以用于有效地執(zhí)行系統(tǒng)任務(wù)和/或管理操作。例如，預(yù)留空間部分可以用于減小例如與向NVSM緩存寫(xiě)入數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的寫(xiě)入放大。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)可以通過(guò)壓縮存儲(chǔ)在NVSM緩存中的數(shù)據(jù)來(lái)恢復(fù)存儲(chǔ)容量。取決于各種預(yù)留空間因素，恢復(fù)的存儲(chǔ)容量的部分或全部量可以被分配用于預(yù)留空間或用于存儲(chǔ)用戶(hù)數(shù)據(jù)。例如，當(dāng)由于主機(jī)系統(tǒng)活動(dòng)，應(yīng)緩存在NVSM中的用戶(hù)數(shù)據(jù)量增大時(shí)，部分或全部恢復(fù)的存儲(chǔ)容量可以被用于存儲(chǔ)用戶(hù)數(shù)據(jù)。作為另一個(gè)示例，當(dāng)NVSM的磨損級(jí)別超過(guò)閾值時(shí)，整個(gè)恢復(fù)的存儲(chǔ)容量的部分可以被用于預(yù)留空間?；謴?fù)的存儲(chǔ)容量的這種動(dòng)態(tài)分配可以改進(jìn)效率和性能。
[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)可以包括非易失性存儲(chǔ)器陣列，其具有被配置為存儲(chǔ)用戶(hù)數(shù)據(jù)的用戶(hù)數(shù)據(jù)部分。另外，可以保留預(yù)留空間部分。在壓縮了用戶(hù)數(shù)據(jù)后，可以確定恢復(fù)的存儲(chǔ)容量的量。基于一個(gè)或多個(gè)預(yù)留空間參數(shù)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)可以分配恢復(fù)的存儲(chǔ)容量，用于存儲(chǔ)用戶(hù)數(shù)據(jù)和/或預(yù)留空間部分。
[0013]系統(tǒng)概沐
[0014]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的實(shí)施基于優(yōu)先級(jí)的垃圾收集的主機(jī)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的組合100。如所示的，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)120 (例如混合盤(pán)驅(qū)動(dòng)器)包括控制器130和非易失性存儲(chǔ)器陣列150及磁存儲(chǔ)設(shè)備160，其包括磁性介質(zhì)164(例如傳統(tǒng)的或疊瓦式(shingled))。非易失性存儲(chǔ)器陣列150可以包括非易失性固態(tài)存儲(chǔ)器(NVSM)，例如閃存集成電路、硫?qū)倩衔颮AM(C-RAM)、相變存儲(chǔ)器(PC-RAM或PRAM)、可編程金屬化單元RAM(PMC-RAM 或 PMCm)、0vonic Unified Memory (OUM)、電阻 RAM(RRAM)、NAND 存儲(chǔ)器(例如單級(jí)單元(SLC)存儲(chǔ)器、多級(jí)單元(MLC)存儲(chǔ)器、或其任意組合)、NOR存儲(chǔ)器、EEPR0M、鐵電存儲(chǔ)器(FeRAM)、磁阻RAM(MRAM)、其他分立NVM(非易失性存儲(chǔ)器)芯片，或其任意組合。非易失性存儲(chǔ)器陣列150可以包括一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器區(qū)，例如塊、頁(yè)等。存儲(chǔ)器區(qū)可以包括存儲(chǔ)器單元。在一個(gè)實(shí)施例中，非易失性存儲(chǔ)器陣列150可以充當(dāng)用于磁存儲(chǔ)設(shè)備160的緩存。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)120可以進(jìn)一步包括其他類(lèi)型的存儲(chǔ)設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施例中，磁存儲(chǔ)設(shè)備160可以被配置為疊瓦式磁存儲(chǔ)設(shè)備，非易失性存儲(chǔ)器陣列150被配置為用作疊瓦式磁存儲(chǔ)設(shè)備的介質(zhì)緩存。
[0015]控制器130可以被配置為從主機(jī)系統(tǒng)110的存儲(chǔ)接口模塊112(例如設(shè)備驅(qū)動(dòng)器)接收數(shù)據(jù)和/或存儲(chǔ)訪問(wèn)命令。由存儲(chǔ)接口 112傳送的存儲(chǔ)訪問(wèn)命令可以包括由主機(jī)系統(tǒng)110發(fā)出的寫(xiě)數(shù)據(jù)和讀數(shù)據(jù)命令。讀和寫(xiě)命令可以指定邏輯地址(例如邏輯塊地址或LBA)，其用于訪問(wèn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)120?？刂破?30可以在非易失性存儲(chǔ)器陣列150中執(zhí)行接收的命令。
[0016]數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)120可以存儲(chǔ)由主機(jī)系統(tǒng)110傳送的數(shù)據(jù)。換句話(huà)說(shuō)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)120可以充當(dāng)用于主機(jī)系統(tǒng)110的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)設(shè)備。為了便于該功能，控制器130可以實(shí)施邏輯接口。邏輯接口可以將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器作為可以存儲(chǔ)用戶(hù)數(shù)據(jù)的邏輯地址集合(例如相連的地址)而呈現(xiàn)給主機(jī)系統(tǒng)110。在內(nèi)部，控制器130可以將邏輯地址映射到非易失性存儲(chǔ)器陣列150、磁存儲(chǔ)設(shè)備160、和/或其他存儲(chǔ)模塊中的各種物理單元或地址。物理單元可以被配置為存儲(chǔ)數(shù)據(jù)?？刂破?30包括動(dòng)態(tài)預(yù)留空間模塊132，其被配置為執(zhí)行動(dòng)態(tài)預(yù)留空間，以及數(shù)據(jù)壓縮模塊134，其被配置為壓縮數(shù)據(jù)以便存儲(chǔ)于非易失性存儲(chǔ)器陣列150和/或磁存儲(chǔ)設(shè)備160中。
[0017]在其他實(shí)施例中，代替磁存儲(chǔ)設(shè)備160，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)120可以包括另一類(lèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，例如第二非易失性存儲(chǔ)器陣列。例如，非易失性存儲(chǔ)器陣列150可以包括一類(lèi)存儲(chǔ)器，其提供比用于第二非易失性存儲(chǔ)器陣列中的存儲(chǔ)器類(lèi)型更快的寫(xiě)/讀性能。在一些實(shí)施例中，非易失性存儲(chǔ)器陣列150可以充當(dāng)?shù)竭h(yuǎn)端地點(diǎn)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備的緩存，數(shù)據(jù)的同步可以通過(guò)一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接發(fā)生。
[0018]動(dòng)杰預(yù)留苧間
[0019]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的預(yù)留空間參數(shù)200。如所示的，預(yù)留空間參數(shù)是:用戶(hù)數(shù)據(jù)壓縮率202、不工作的非易失性存儲(chǔ)器陣列150單元的數(shù)量204、從非易失性存儲(chǔ)器陣列150讀取的數(shù)據(jù)量與寫(xiě)入非易失性存儲(chǔ)器陣列150的數(shù)據(jù)量的比率206、寫(xiě)入非易失性存儲(chǔ)器陣列150的連續(xù)數(shù)據(jù)量與寫(xiě)入非易失性存儲(chǔ)器陣列150的非連續(xù)數(shù)據(jù)量的比率208、當(dāng)前預(yù)留空間級(jí)別210、存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器陣列150中的非冗余數(shù)據(jù)的百分比212、及非易失性存儲(chǔ)器陣列150的磨損級(jí)別214。非冗余數(shù)據(jù)包括存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器陣列150中、但沒(méi)有與其他存儲(chǔ)介質(zhì)(非易失性存儲(chǔ)器陣列150充當(dāng)其緩存，例如磁存儲(chǔ)設(shè)備160)同步的數(shù)據(jù)?？梢允褂妙~外的預(yù)留空間參數(shù)。預(yù)留空間參數(shù)可以由控制器1