專利名稱：基于固態(tài)存儲(chǔ)介質(zhì)的存儲(chǔ)設(shè)備、存儲(chǔ)系統(tǒng)及存儲(chǔ)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于固態(tài)存儲(chǔ)介質(zhì)的存儲(chǔ)設(shè)備、存儲(chǔ)系統(tǒng)及存儲(chǔ)方法。
背景技術(shù)：
隨著閃存應(yīng)用技術(shù)的逐步提高，用戶對(duì)設(shè)備讀寫速率的要求也越來越高。單顆或者單通道的閃存設(shè)備的接口帶寬已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用戶的需求。因此，幾乎所有的閃存設(shè)備以及閃存控制器的生產(chǎn)廠商都在研發(fā)多通道的閃存芯片操作模式。這種多通道的閃存設(shè)備其優(yōu)點(diǎn)在于能夠多通道同時(shí)進(jìn)行閃存操作，可以成倍提高閃存設(shè)備的接口帶寬和I/o能力。這種多通道的閃存設(shè)備配置了多個(gè)閃存控制器，但是這些多個(gè)閃存控制器同時(shí)共用一個(gè)與主機(jī)的SATA或者PCIe接口，因此在主機(jī)看來，該多通道的閃存設(shè)備仍然表現(xiàn)為一個(gè)單一接口的閃存設(shè)備。這在一定程度上限制了閃存設(shè)備的容量和吞吐帶寬的進(jìn)一步提高。申請(qǐng)?zhí)枮?01010184698. 9的中國(guó)發(fā)明專利公開了一種多接口固態(tài)硬盤及其處理方法和系統(tǒng)，該發(fā)明包括多個(gè)接口控制單元、命令調(diào)度單元、flash控制單元和flash芯片，通過所述命令調(diào)度單元實(shí)現(xiàn)多個(gè)接口控制單元到flash控制單元和flash芯片的通信調(diào)度。但是這個(gè)系統(tǒng)缺乏對(duì)flash芯片的配置的靈活性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于固態(tài)存儲(chǔ)介質(zhì)的存儲(chǔ)設(shè)備、存儲(chǔ)系統(tǒng)及存儲(chǔ)方法，克服現(xiàn)有大容量、高速率固態(tài)介質(zhì)存儲(chǔ)系統(tǒng)的接口和配置管理的靈活性不高的缺陷。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明首先提供一種基于固態(tài)存儲(chǔ)介質(zhì)的存儲(chǔ)設(shè)備，包括多個(gè)閃存芯片，其特征在于，若干所述閃存芯片串聯(lián)組成一個(gè)芯片陣列string，每個(gè)所述芯片陣列string分別連接芯片陣列string控制器,所述芯片陣列string控制器包括處理器單元、控制器單元、接口單元和緩沖器單元，所述接口單元連接主機(jī)總線接口。所述芯片陣列string中的閃存芯片為MLC或SLC類型的存儲(chǔ)介質(zhì)。同樣MLC或SLC類型的閃存芯片所組成的所述芯片陣列string分別稱為MLC類型芯片陣列string或SLC類型芯片陣列string。所述接口單元具有不同類型，包括連接主機(jī)的SATA、SAS和PCIe接口。所述芯片陣列string配置成主機(jī)文件系統(tǒng)可識(shí)別的邏輯卷，所述邏輯卷中包含一個(gè)或多個(gè)所述芯片陣列string,
每個(gè)所述邏輯卷中的所述芯片陣列string為單一的MLC類型芯片陣列string或SLC類型芯片陣列string。每個(gè)所述邏輯卷共用同一主機(jī)總線接口。多個(gè)所述芯片陣列string按照RAID算法或以JBOD方式連接。本發(fā)明同時(shí)提出了一種根據(jù)所述的基于固態(tài)存儲(chǔ)介質(zhì)的存儲(chǔ)設(shè)備的存儲(chǔ)系統(tǒng)，其特征在于，所述芯片陣列String與主機(jī)連接，被配置成主機(jī)文件系統(tǒng)可識(shí)別的邏輯卷，所述邏輯卷映射一個(gè)或多個(gè)所述芯片陣列string,、每個(gè)所述邏輯卷中的所述芯片陣列string為單一的MLC類型芯片陣列string或SLC類型芯片陣列string。 每個(gè)所述邏輯卷共用同一主機(jī)總線接口。多個(gè)所述芯片陣列string按照RAID算法或以JBOD方式連接。本發(fā)明還提出了一種根據(jù)所述的基于固態(tài)存儲(chǔ)介質(zhì)的存儲(chǔ)設(shè)備的存儲(chǔ)系統(tǒng)的存儲(chǔ)方法，其特征在于，包括以下步驟
使用基于芯片陣列string的存儲(chǔ)設(shè)備的主機(jī)設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件將芯片陣列string按照需求配置多個(gè)不同的邏輯卷，每個(gè)邏輯卷包括I個(gè)或者多個(gè)芯片陣列string ；
主機(jī)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件將配置信息發(fā)給芯片陣列string控制器，對(duì)芯片陣列string進(jìn)行配置，將單個(gè)芯片陣列string包含的多個(gè)閃存芯片配置成一個(gè)獨(dú)立的讀寫設(shè)備，或者將 多個(gè)芯片陣列string配置成一個(gè)讀寫設(shè)備；
主機(jī)將所述多個(gè)讀寫設(shè)備配置成RAID方式；
當(dāng)讀寫設(shè)備操作時(shí)，芯片陣列string控制器根據(jù)ROM中的配置或者上層指令的固件以及設(shè)備配置信息，對(duì)指令進(jìn)行解析，并通過控制總線將指令發(fā)給控制器單元；控制器單元將指令解析到對(duì)應(yīng)不同芯片陣列string的控制模塊上，所述控制模塊掛在控制總線上，接受主機(jī)對(duì)于不同芯片陣列string的指令操作，并下發(fā)給不同的芯片陣列string，完成讀寫操作。跟一般的多通道閃存設(shè)備的區(qū)別在于，多通道設(shè)備是多個(gè)通道進(jìn)行操作，對(duì)主機(jī)表現(xiàn)為一個(gè)獨(dú)立的閃存設(shè)備，而多芯片陣列string的閃存設(shè)備可以支持多個(gè)設(shè)備接口，可以向主機(jī)表現(xiàn)為多個(gè)獨(dú)立的閃存設(shè)備，多跟一般的多通道閃存設(shè)備的區(qū)別在于，多通道設(shè)備是多個(gè)通道進(jìn)行操作，對(duì)主機(jī)表現(xiàn)為一個(gè)獨(dú)立的閃存設(shè)備，而多芯片陣列string的閃存設(shè)備可以支持多個(gè)設(shè)備接口，可以向主機(jī)表現(xiàn)為多個(gè)獨(dú)立的閃存設(shè)備，多個(gè)芯片陣列string設(shè)置為同一個(gè)閃存設(shè)備時(shí)，此設(shè)備中的多個(gè)芯片陣列string可以像多個(gè)通道的閃存設(shè)備一樣，獨(dú)立并行操作，使得單個(gè)設(shè)備的數(shù)據(jù)讀寫速率成倍提高。主機(jī)對(duì)于多個(gè)設(shè)備之間的操作，可以像一般操作多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備一樣作簡(jiǎn)單的獨(dú)立的操作，也可以通過設(shè)置將多個(gè)設(shè)備設(shè)置成RAID，以滿足使用者的需求。這樣，使得存儲(chǔ)設(shè)備的性能有了很好的提升以及提高設(shè)備的數(shù)據(jù)安全性。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體說明。圖I為閃存芯片組成本發(fā)明芯片陣列string的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明芯片陣列string組成邏輯卷與文件系統(tǒng)邏輯卷管理器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為芯片陣列string與芯片陣列string控制器的連接示意圖。圖4為芯片陣列string、芯片陣列string控制器與主機(jī)的連接示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，一個(gè)芯片陣列string由若干同類型的MLC或SLC Flash芯片串聯(lián)組成，同樣MLC或SLC類型的閃存芯片所組成的所述芯片陣列string分別稱為MLC類型芯片陣列string或SLC類型芯片陣列string。因此，系統(tǒng)中同時(shí)存在不同類型的芯片陣列string ;系統(tǒng)支持的芯片陣列string的數(shù)量達(dá)到上千個(gè)，多個(gè)邏輯卷之間相互獨(dú)立成為系統(tǒng)如圖2所示，主機(jī)文件系統(tǒng)的邏輯卷管理器能夠?qū)⑿酒嚵衧tring配置成主機(jī)文件系統(tǒng)可識(shí)別的邏輯卷，每個(gè)邏輯卷中包含一個(gè)或多個(gè)芯片陣列string。邏輯卷O包括芯片陣列stringO、芯片陣列stringl、芯片陣列string2,為SLC類型。邏輯卷x包括芯片陣列stringM、芯片陣列stringM+Ι,為MLC類型。另外，還包括Redundant芯片陣列string冗余芯片陣列string,當(dāng)某個(gè)芯片陣列string出錯(cuò)時(shí)可以動(dòng)態(tài)替換。SLC類型的存儲(chǔ)介質(zhì)由于其快速和使用壽命長(zhǎng)，邏輯卷O連接在內(nèi)部總線Intenal BusO上，作為系統(tǒng)和常用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)。MLC由于其適宜的價(jià)格,邏輯卷X連接在內(nèi)部總線Intenal Busl上,作為大量數(shù)據(jù)的備份以及不常擦除的數(shù)據(jù)的操作介質(zhì)。多個(gè)芯片陣列string按照RAID算法或以JBOD方式連接。如圖3，并結(jié)合圖4所示，芯片陣列string控制器包括處理器單元、控制器單元、
接口單元和緩沖器單元，芯片陣列stringO、芯片陣列stringl、芯片陣列string2、......、芯
片陣列stringN分別連接控制器單元,接口單元連接主機(jī)總線接口。接口單元具有不同類型，包括連接主機(jī)的SATA、SAS和PCIe接口，通過主機(jī)總線接口，并在主機(jī)驅(qū)動(dòng)和軟件系統(tǒng)的管理下，存儲(chǔ)設(shè)備分別映射為文件系統(tǒng)可管理的設(shè)備O、設(shè)備I、…….、設(shè)備N。下面簡(jiǎn)要介紹本系統(tǒng)的實(shí)施方法。用戶使用基于芯片陣列string的存儲(chǔ)設(shè)備的設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件將設(shè)備按照需求配置多個(gè)不同的邏輯卷；每個(gè)邏輯卷包括I個(gè)或者多個(gè)芯片陣列string。設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件將配置信息發(fā)給芯片陣列string控制器，對(duì)設(shè)備固件進(jìn)行配置；將單個(gè)芯片陣列string包含的多個(gè)閃存芯片配置成一個(gè)獨(dú)立的設(shè)備，或者將多個(gè)芯片陣列string配置成一個(gè)設(shè)備；同時(shí),通過主機(jī)可以將多個(gè)獨(dú)立設(shè)備配置成RAID。當(dāng)用戶對(duì)設(shè)備操作時(shí)，芯片陣列string控制器根據(jù)ROM中的配置或者上層指令的固件以及設(shè)備配置信息，對(duì)指令進(jìn)行解析，并通過控制總線將指令發(fā)給控制器單元；控制器單元可以包括多個(gè)對(duì)應(yīng)不同芯片陣列string的控制模塊，這些控制模塊掛在控制總線上，接受主機(jī)對(duì)于不同芯片陣列string的指令操作，并下發(fā)給不同的芯片陣列string ；
此外，控制器也可以通過并行操作的方式，接受主機(jī)發(fā)來的對(duì)不同芯片陣列string的操作指令，并行的將指令發(fā)送給不同的芯片陣列string。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括1.可配置性；2.可以向主機(jī)表現(xiàn)為多個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)設(shè)備；3.可以配置成RAID，提高整個(gè)設(shè)備的性能。最后所應(yīng)說明的是，以上具體實(shí)施方式
僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種基于固態(tài)存儲(chǔ)介質(zhì)的存儲(chǔ)設(shè)備，包括多個(gè)閃存芯片，其特征在于，若干所述閃存芯片串聯(lián)組成一個(gè)芯片陣列String,每個(gè)所述芯片陣列string分別連接芯片陣列string控制器，所述芯片陣列string控制器包括處理器單元、控制器單元、接口單元和緩沖器單元，所述接口單元連接主機(jī)總線接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于固態(tài)存儲(chǔ)介質(zhì)的存儲(chǔ)設(shè)備，其特征在于，所述接口單元具有不同類型，包括連接主機(jī)的SATA、SAS和PCIe接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于固態(tài)存儲(chǔ)介質(zhì)的存儲(chǔ)設(shè)備，其特征在于，所述控制器單元包括多個(gè)對(duì)應(yīng)不同芯片陣列string的控制模塊，所述控制模塊掛在主機(jī)控制總線上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于固態(tài)存儲(chǔ)介質(zhì)的存儲(chǔ)設(shè)備，其特征在于，所述芯片陣列string中的閃存芯片為MLC或SLC類型的存儲(chǔ)介質(zhì)。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于固態(tài)存儲(chǔ)介質(zhì)的存儲(chǔ)設(shè)備的存儲(chǔ)系統(tǒng)，其特征在于，所述芯片陣列string與主機(jī)連接，被配置成主機(jī)文件系統(tǒng)可識(shí)別的邏輯卷，所述邏輯卷映射一個(gè)或多個(gè)所述芯片陣列string。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于固態(tài)存儲(chǔ)介質(zhì)的存儲(chǔ)設(shè)備的存儲(chǔ)系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)所述邏輯卷中的所述芯片陣列string為單一的MLC類型芯片陣列string或SLC類型芯片陣列string。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于固態(tài)存儲(chǔ)介質(zhì)的存儲(chǔ)設(shè)備的存儲(chǔ)系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)所述邏輯卷共用同一主機(jī)總線接口。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于固態(tài)存儲(chǔ)介質(zhì)的存儲(chǔ)設(shè)備的存儲(chǔ)系統(tǒng)，其特征在于，多個(gè)所述芯片陣列string按照RAID算法或以JBOD方式連接。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于固態(tài)存儲(chǔ)介質(zhì)的存儲(chǔ)設(shè)備的存儲(chǔ)系統(tǒng)的存儲(chǔ)方法，其特征在于，包括以下步驟 使用基于芯片陣列string的存儲(chǔ)設(shè)備的主機(jī)設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件將芯片陣列string按照需求配置多個(gè)不同的邏輯卷，每個(gè)邏輯卷包括I個(gè)或者多個(gè)芯片陣列string ； 主機(jī)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件將配置信息發(fā)給芯片陣列string控制器，對(duì)芯片陣列string進(jìn)行配置，將單個(gè)芯片陣列string包含的多個(gè)閃存芯片配置成一個(gè)獨(dú)立的讀寫設(shè)備，或者將多個(gè)芯片陣列string配置成一個(gè)讀寫設(shè)備； 主機(jī)將所述多個(gè)讀寫設(shè)備配置成RAID方式； 當(dāng)讀寫設(shè)備操作時(shí)，芯片陣列string控制器根據(jù)ROM中的配置或者上層指令的固件以及設(shè)備配置信息，對(duì)指令進(jìn)行解析，并通過控制總線將指令發(fā)給控制器單元；控制器單元將指令解析到對(duì)應(yīng)不同芯片陣列string的控制模塊上，所述控制模塊掛在控制總線上，接受主機(jī)對(duì)于不同芯片陣列string的指令操作，并下發(fā)給不同的芯片陣列string，完成讀寫操作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于固態(tài)存儲(chǔ)介質(zhì)的存儲(chǔ)設(shè)備、存儲(chǔ)系統(tǒng)及存儲(chǔ)方法，包括多個(gè)閃存芯片，若干所述閃存芯片串聯(lián)組成一個(gè)芯片陣列string，每個(gè)所述芯片陣列string分別連接芯片陣列string控制器，所述芯片陣列string控制器包括處理器單元、控制器單元、接口單元和緩沖器單元，所述接口單元連接主機(jī)總線接口。所述接口單元具有不同類型，包括連接主機(jī)的SATA、SAS和PCIe接口。所述芯片陣列string與主機(jī)連接，被配置成主機(jī)文件系統(tǒng)可識(shí)別的邏輯卷，所述邏輯卷映射一個(gè)或多個(gè)所述芯片陣列string。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括可配置性；對(duì)于主機(jī)表現(xiàn)為多個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)設(shè)備；能夠配置成RAID，提高整個(gè)設(shè)備的性能。
文檔編號(hào)G06F3/06GK102662605SQ201210058178
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月7日
發(fā)明者邢冀鵬, 陳磊 申請(qǐng)人:憶正科技(武漢)有限公司