專利名稱：?jiǎn)伪P結(jié)構(gòu)的固態(tài)raid系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種SATA接口的高速固態(tài)存儲(chǔ)硬盤，在標(biāo)準(zhǔn)3.5寸硬盤結(jié)構(gòu)內(nèi) 實(shí)現(xiàn)基于RAID的固態(tài)硬盤陣列，通過(guò)SATA接口與主機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互連。
背景技術(shù)：
獨(dú)立磁盤冗余陣列(RAID)是解決計(jì)算機(jī)I/O瓶頸的有效方法之一,有著廣闊 的發(fā)展前景。計(jì)算機(jī)及其相關(guān)技術(shù)的飛速發(fā)展和計(jì)算機(jī)應(yīng)用的日益遍及,對(duì)計(jì)算 機(jī)存儲(chǔ)技術(shù)提出了越來(lái)越高的要求。因此,磁盤陣列這種容量大、可靠性高、響 應(yīng)迅速的存儲(chǔ)技術(shù)越來(lái)越被人們所重視。
目前，磁盤陣列主要的存儲(chǔ)設(shè)備是機(jī)械硬盤。機(jī)械硬盤由于受限于本身原 理上的限制,其讀寫性能特別是隨機(jī)讀寫性能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足各種應(yīng)用的需要, 而且傳統(tǒng)的機(jī)械硬盤可靠性差、功耗大，在以寬溫、抗振、節(jié)電為主要特征的 高可靠性的工業(yè)、軍事、航天等領(lǐng)域，這種存儲(chǔ)介質(zhì)成了最難達(dá)到要求甚至無(wú) 法解決的問(wèn)題。
作為解決以上問(wèn)題的最好方式，以半導(dǎo)體作為存儲(chǔ)及控制載體的固態(tài)硬盤 成為取代機(jī)械硬盤的一種趨勢(shì)。
SSD固態(tài)硬盤是具備高效能，高穩(wěn)定度的快速記憶體儲(chǔ)存媒體元件，為時(shí) 下效能成本比最優(yōu)異的記憶體儲(chǔ)存媒體解決方案。具有取代傳統(tǒng)硬盤的多項(xiàng)優(yōu) 勢(shì)，采用符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)介面的控制技術(shù)。電子硬盤能提供原始的、高性能的和 高可靠的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，即使是在惡劣的條件下工作一惡劣的溫度、撞擊、震動(dòng)、 干擾等，也不會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)構(gòu)成威脅。它克服了機(jī)械硬盤的弊病，能廣泛用于工業(yè) 控制、公共安全、電信、軍工、航空等高可靠性的數(shù)據(jù)領(lǐng)域，且它的體積小、 存儲(chǔ)空間靈活、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，也廣泛的用于民用領(lǐng)域。電子硬盤不同于機(jī)械式硬盤，可以頻繁開(kāi)關(guān)機(jī)而不損壞。
以固態(tài)硬盤為存儲(chǔ)介質(zhì)的RAID系統(tǒng)集合了固態(tài)硬盤的各種優(yōu)點(diǎn)和陣列管 理的優(yōu)勢(shì)，能滿足各種高速高可靠的應(yīng)用需求。 發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有機(jī)械硬盤性能有限而導(dǎo)致適用領(lǐng)域受限的現(xiàn)狀，提出用固態(tài)硬盤 RAID系統(tǒng)取代傳統(tǒng)機(jī)械硬盤，提高現(xiàn)有硬盤的I/0特性和可靠性。系統(tǒng)集成了 SATARAID控制器2和基于FLASH陣列的高速大容量SATA接口固態(tài)硬盤1 ， 在標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的單盤內(nèi)實(shí)現(xiàn)固態(tài)硬盤RAID系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)緊湊，寬溫、抗振、低功 耗、大大提高了單個(gè)硬盤的讀寫性能以及可靠性。
本發(fā)明的技術(shù)方案是采用由NAND FLASH陣列、FLASH控制器4和SATA 接口協(xié)議6組成的SATA接口固態(tài)硬盤1，在標(biāo)準(zhǔn)硬盤結(jié)構(gòu)內(nèi)，連接SATARAID 控制器2組成RAID系統(tǒng)，符合標(biāo)準(zhǔn)SATA接口與主機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)高性能的單盤 結(jié)構(gòu)固態(tài)RAID系統(tǒng)。
SATA接口的固態(tài)硬盤1的結(jié)構(gòu)為NandFlash陣列3與Flash控制器4連 接，F(xiàn)lash控制器4連接MPU (微處理器)5， MPU 5連接SATA接口協(xié)議6， SATA接口協(xié)議6連接SATA接口 7。
Flash控制器4實(shí)現(xiàn)硬件ECC (錯(cuò)誤檢查和糾正)校驗(yàn)和Flash壞塊管理， 保證數(shù)據(jù)存儲(chǔ)持久。微處理器5通過(guò)Flash控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)FLASH陣列的讀寫操 作，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與讀取功能。FLASH陣列管理的方式，可以大幅實(shí)現(xiàn)容量 和速度的擴(kuò)展，最大可達(dá)到512GB的容量和300MB/S的存儲(chǔ)速度。硬盤采用IP 實(shí)現(xiàn)SATA2.0標(biāo)準(zhǔn)總線協(xié)議，可實(shí)現(xiàn)3.0Gbps的傳輸速度。
SATA RAID控制器具備多個(gè)SATA接口，可連接多個(gè)SATA接口的固態(tài)硬 盤。SATA RAID控制器采用SATA控制芯片，支持SATA II接口協(xié)議硬盤的掛載，每個(gè)端口的數(shù)據(jù)傳輸速度可達(dá)300MB/s。 RAID控制器支持的RAID級(jí)別為 RAIDO、 RAID1等模式，能夠較好的保護(hù)存儲(chǔ)卡內(nèi)數(shù)據(jù)的安全，并且可以自動(dòng) 恢復(fù)數(shù)據(jù)，使用方便，大大簡(jiǎn)化了操作員的管理。 本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)
1:選用SATA接口固態(tài)硬盤，在繼承機(jī)械硬盤的通用性的同時(shí)，提供機(jī)械 硬盤所不具有的優(yōu)異的物理特性和環(huán)境特性，并將硬盤的存儲(chǔ)領(lǐng)域擴(kuò)展到民用、
工業(yè)、軍事、航天等領(lǐng)域。
2:采用NAND型FLASH作為存儲(chǔ)介質(zhì)，具有掉電數(shù)據(jù)不丟失、使用壽命
長(zhǎng)等特點(diǎn)。
3:采用RAID技術(shù)，在標(biāo)準(zhǔn)3.5寸硬盤結(jié)構(gòu)內(nèi)提供RAID功能，極大的擴(kuò)
展了存儲(chǔ)速度和可靠性，同時(shí)能夠較好的保護(hù)存儲(chǔ)卡內(nèi)數(shù)據(jù)的安全。
4:固態(tài)硬盤的優(yōu)點(diǎn)以及上述的結(jié)構(gòu)特征使得基于固態(tài)存儲(chǔ)的單盤RAID系
統(tǒng)具有高可靠性、高性能、低功耗、使用環(huán)境廣泛等特征。

圖l:基于SATA接口固態(tài)硬盤的單盤RAID系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
圖2: SATA接口固態(tài)硬盤結(jié)構(gòu)框圖
圖3: RunCoreSATARAID控制器結(jié)構(gòu)框圖
具體實(shí)施方式
本發(fā)明實(shí)施例包括SATA接口固態(tài)硬盤，SATARAID控制器，SATA接口 協(xié)議，MPU， FLASH控制器和FLASH陣列。
SATA接口固態(tài)硬盤型號(hào)為RDS SATA-128G。 SATA接口協(xié)議和Flash控制 器在同一片微處理器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。通過(guò)在微處理器MPU實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)管理。SATA接 口協(xié)議部分采用AHB總線與微處理器MPU直接連接，并且集成DMA控制器，提高數(shù)據(jù)傳輸效能。采用SATA接U實(shí)現(xiàn)與主機(jī)的聯(lián)接和數(shù)據(jù)的傳輸，即數(shù)據(jù) 的串并轉(zhuǎn)化。處理器部分實(shí)現(xiàn)SATA命令解析、數(shù)據(jù)流的分流和Flash文件系統(tǒng)， 實(shí)現(xiàn)。Flash控制器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀取和存儲(chǔ)。Nand Flash陣列作為數(shù)據(jù)的最終存 儲(chǔ)體。整個(gè)系統(tǒng)的功能完全模擬機(jī)械硬盤。
RunCore SATA RAID控制器有兩個(gè)SATA從接口 ，兼容SATA1.0和SATA2.0 標(biāo)準(zhǔn)，可實(shí)現(xiàn)3.0Gb/s的傳輸速度，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、支持熱插拔的優(yōu)點(diǎn)。支持RAIDO、 RAID1兩種模式，能夠提供更為安全且彈性化的存儲(chǔ)方式。同樣的標(biāo)準(zhǔn)3.5寸 硬盤結(jié)構(gòu)，能夠提供更高的性能。內(nèi)部微處理器部分實(shí)現(xiàn)SATA的命令、數(shù)據(jù) 的分流以及陣列管理。
實(shí)施案例
小型數(shù)據(jù)庫(kù)的高速IOPS存儲(chǔ)
眾所周知，小型數(shù)據(jù)庫(kù)與普通服務(wù)器應(yīng)用不同，系統(tǒng)訪問(wèn)頻繁，對(duì)IOPS要 求很高，特別是小數(shù)據(jù)量的隨機(jī)訪問(wèn)方面尤為重要?；诠虘B(tài)硬盤的高速甲-盤 RAID系統(tǒng)物理特性優(yōu)越，相比較于現(xiàn)行機(jī)械硬盤，在同樣的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)內(nèi)可以獲 得高速的讀寫性能以及更好的數(shù)據(jù)安全性，完全可以滿足類似使用環(huán)境對(duì)性能 的需求。
權(quán)利要求1、單盤結(jié)構(gòu)的固態(tài)RAID系統(tǒng)，包括SATA接口固態(tài)硬盤(1)與SATARAID控制器(2)等，其特征在于由NAND FLASH陣列、FLASH控制器4和SATA接口協(xié)議(6)組成的SATA接口固態(tài)硬盤(1)，在標(biāo)準(zhǔn)硬盤結(jié)構(gòu)內(nèi)，連接SATA RAID控制器(2)組成RAID系統(tǒng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單盤結(jié)構(gòu)的固態(tài)RAID系統(tǒng)，其特征在于SATA 接口的固態(tài)硬盤(l)的結(jié)構(gòu)為NandFlash陣列(3)與Flash控制器(4)連接，F(xiàn)lash 控制器(4)連接MPU (微處理器)(5)， MPU5連接SATA接口協(xié)議(6)， SATA接 口協(xié)議(6)連接SATA接口(7)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單盤結(jié)構(gòu)的固態(tài)RAID系統(tǒng)，其特征在于SATA RAID控制器具備多個(gè)SATA接口 。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種基于SATA接口的標(biāo)準(zhǔn)3.5寸硬盤結(jié)構(gòu)固態(tài)RAID系統(tǒng)，采用由NAND FLASH陣列、FLASH控制器4和SATA接口協(xié)議6組成的SATA接口固態(tài)硬盤1，在標(biāo)準(zhǔn)硬盤結(jié)構(gòu)內(nèi)，連接SATA RAID控制器2組成RAID系統(tǒng)，符合標(biāo)準(zhǔn)的SATA接口與主機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)高性能的單盤結(jié)構(gòu)固態(tài)RAID系統(tǒng)。提高整個(gè)硬盤的讀寫性能與可靠性，滿足于電信領(lǐng)域、數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、圖像交互處理等需要大量IO處理的應(yīng)用領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G11C7/10GK201237907SQ200820054048
公開(kāi)日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2008年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月11日
發(fā)明者佳 吳, 欣 徐, 凱 步 申請(qǐng)人:湖南源科創(chuàng)新科技股份有限公司