技術領域

本發(fā)明的實施方式涉及盤存儲裝置及數(shù)據(jù)處理方法。

背景技術：

近年來，在以硬盤驅動器(HDD)為代表的盤驅動器的領域中，開發(fā)了：除了盤以外還使用非易失性存儲器(例如NAND型閃速存儲器)來作為數(shù)據(jù)的存儲介質的混合型盤驅動器。

再有，開發(fā)了一種適用以下方式的盤驅動器：該方式為使用作為具有軌道密度(TPI)高的記錄區(qū)域的瓦寫記錄區(qū)域(瓦記錄區(qū)域)和作為要在該瓦寫記錄區(qū)域記錄的數(shù)據(jù)的高速緩存使用的介質高速緩存(media cache)區(qū)域的盤的方式。再有，在下面將瓦寫記錄區(qū)域記為瓦記錄區(qū)域或SMR(瓦寫磁記錄)區(qū)域。

即，在此類盤驅動器中，來自主機的寫進數(shù)據(jù)保存于盤上的瓦記錄區(qū)域、介質高速緩存區(qū)域或NAND型閃速存儲器中的任一數(shù)據(jù)記錄區(qū)域中。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實施方式提供：執(zhí)行與包括采用瓦記錄方式的盤和非易失性存儲器的各記錄區(qū)域的特性對應的數(shù)據(jù)的寫入及讀取處理的盤存儲裝置及數(shù)據(jù)處理方法。

實施方式涉及的盤存儲裝置具備：盤，其具備：具有第一軌道和與第一軌道部分重疊的第二軌道的第一記錄區(qū)域；和對要在第一記錄區(qū)域寫入的第一數(shù)據(jù)進行高速緩存的第二記錄區(qū)域；非易失性存儲器，其對從盤讀取的第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)進行高速緩存；和控制器，其根據(jù)寫入請求而將第一數(shù)據(jù)寫入到第一記錄區(qū)域或第二記錄區(qū)域，并根據(jù)讀取請求而從第一記錄區(qū)域、第二記錄區(qū)域及非易失性存儲器中的任一個讀取第一數(shù)據(jù)或第二數(shù)據(jù)。

附圖說明

圖1是表示第一實施方式涉及的盤驅動器的要部的框圖。

圖2是用于說明第一實施方式的盤驅動器所采用的SMR工作的圖。

圖3是說明各記錄區(qū)域的特性的一例的圖。

圖4(a)是表示示出各記錄區(qū)域的容量的表的一例的圖，圖4(b)是表示示出對于各記錄區(qū)域的寫入/讀取的性能的表的一例的圖。

圖5是表示第一實施方式的數(shù)據(jù)的寫入工作的一例的流程圖。

圖6是表示第一實施方式的數(shù)據(jù)的讀取工作的一例的流程圖。

具體實施方式

下面參照附圖來說明實施方式。

(第一實施方式)

圖1是表示本實施方式涉及的盤驅動器200的要部的框圖。

如圖1所示，本實施方式的盤驅動器(盤存儲裝置)200是具有盤1及NAND型閃速存儲器(flash memory)(非易失性存儲器的一例)17來作為記錄介質的混合型盤驅動器。盤驅動器200還包括：后述的頭盤組件(head-disk assembly：HDA)；頭放大器集成電路(以下稱為頭放大器IC)11；包括一芯片的集成電路的系統(tǒng)控制器15；緩沖存儲器(DRAM)16；和驅動器IC18。

HDA除了盤1之外還具有：主軸馬達(SPM)2；搭載有頭10的臂3； 和音圈馬達(VCM)4。盤1通過主軸馬達2而旋轉。臂3和VCM4構成了致動器。致動器通過VCM4的驅動來將搭載于臂3的頭10移動控制到盤1上的指定位置。

頭10以滑塊為主體，具有在該滑塊安裝的寫入頭10W和讀取頭10R。讀取頭10R讀出在盤1上的軌道記錄的數(shù)據(jù)。寫入頭10W在盤1上寫進數(shù)據(jù)。

頭放大器IC11具有讀取放大器及寫入驅動器。讀取放大器將由讀取頭10R讀出的讀取信號放大，向讀取/寫入(R/W)信道12傳輸。另一方面，寫入驅動器將與從R/W信道12輸出的寫入數(shù)據(jù)相應的寫入電流向寫入頭10W傳輸。

系統(tǒng)控制器(控制器)15包括：R/W信道12、硬盤控制器(HDC)13和微處理器(MPU)14。R/W信道12包括執(zhí)行讀取數(shù)據(jù)的信號處理的讀取信道12R和執(zhí)行寫入數(shù)據(jù)的信號處理的寫入信道12W。

HDC13跟從MPU14來控制主機19和R/W信道12之間的數(shù)據(jù)傳送。HDC13控制緩沖存儲器16，通過將讀出數(shù)據(jù)(讀取數(shù)據(jù))及寫進數(shù)據(jù)(寫入數(shù)據(jù))在緩沖存儲器16臨時存儲來執(zhí)行數(shù)據(jù)傳送控制。

NAND型閃速存儲器(以下稱為NAND存儲器)17以非易失方式記錄數(shù)據(jù)。NAND存儲器17具有寫進次數(shù)的閾值。在本實施方式中，例如，NAND存儲器17響應于來自主機19的讀取請求來保持(高速緩存)從盤1讀取(讀出)的數(shù)據(jù)。

MPU14具備判斷部141。MPU14是主控制器，經驅動器IC18來控制VCM4，執(zhí)行進行頭10的定位的伺服控制。再有，MPU14控制數(shù)據(jù)對于盤1的寫進工作，并且如后述那樣執(zhí)行選擇從主機19傳送的寫入數(shù)據(jù)的記錄(寫進或寫入)目的地的控制。此處，MPU14的控制所進行的寫進工作中包括SMR(shingled write magnetic recording，瓦寫磁記錄)(或也稱為瓦記錄方式)工作。

圖2是用于說明本實施方式的盤驅動器200所采用的SMR工作的圖。

在盤驅動器200中，通過由寫入頭10W在盤1上寫進數(shù)據(jù)，而在盤1 上的徑向構成軌道(數(shù)據(jù)軌道)。如圖2所示，在SMR方式中，各軌道300被順序重疊書寫。將包括此類的多個軌道組例如5軌道的軌道組的數(shù)據(jù)記錄區(qū)域(或數(shù)據(jù)容量單位)，稱為帶區(qū)(Band0、Band1)400。

在各個帶區(qū)400之間，為了避免數(shù)據(jù)干擾而配置有保護軌道(Guard Track)。在圖2中，各帶區(qū)400內的數(shù)據(jù)以軌道序號0、1、2、3、4(Track0、Track1、Track2、Track3、Track4)的順序由寫入頭10W寫入。軌道序號0～3的軌道300由下一被寫入的軌道在單側干擾，而使數(shù)據(jù)信號幅度變細。另一方面，對于軌道序號4(Track4)的軌道300，在保護軌道沒有寫入數(shù)據(jù)，因此幾乎不存在來自其他軌道的干擾。

只要是進行此類順序重疊書寫的SMR方式，則由于能將軌道的間隔設計得較窄，因此能實現(xiàn)盤1上構成的數(shù)據(jù)軌道的高密度化。

回到圖1，盤1上的主要數(shù)據(jù)記錄區(qū)域是通過SMR工作而與相鄰的軌道的一部分重疊地寫進數(shù)據(jù)的SMR區(qū)(以下稱為瓦記錄區(qū)域)110。瓦記錄區(qū)域110包括某一軌道和與該某一軌道部分重疊的軌道。此外，例如，在盤1上最外周側確保的數(shù)據(jù)記錄區(qū)域是成為瓦記錄區(qū)域110的高速緩存的介質高速緩存(media cache)區(qū)域100。

優(yōu)選地，介質高速緩存區(qū)域100是相對于高軌道密度的瓦記錄區(qū)域110而用通常的寫進工作來寫進數(shù)據(jù)、低軌道密度的數(shù)據(jù)記錄區(qū)域。此外，在介質高速緩存區(qū)域110，連續(xù)地寫進從主機19傳送的寫入數(shù)據(jù)。介質高速緩存區(qū)域100是例如比一個帶區(qū)的容量足夠大的容量。MPU14將為了防止性能劣化而臨時在介質高速緩存區(qū)域100保持(高速緩存)的數(shù)據(jù)在預定的定時向瓦記錄區(qū)域110中具體為作為用戶數(shù)據(jù)區(qū)域的帶區(qū)移動而重寫。

判斷部141判斷寫入數(shù)據(jù)的記錄區(qū)域，并向MPU14輸出判斷結果。判斷部141基于多個記錄區(qū)域的特性來判斷(選擇)數(shù)據(jù)的寫入目的地的記錄區(qū)域。例如，判斷部141具備表示多個記錄區(qū)域的特性的表，并根據(jù)這些表來判斷寫入及保持數(shù)據(jù)的記錄區(qū)域。由于這些判斷，判斷部141能借助于MPU14來控制各部分。再有，判斷部141可作為固件而包括于MPU14中。

判斷部141在從主機19接收到寫入命令的情況下，基于LBA(logical block address，邏輯塊地址)為連續(xù)的順序數(shù)據(jù)及LBA為不連續(xù)的隨機數(shù)據(jù)的每個的數(shù)據(jù)大小，來選擇介質高速緩存區(qū)域100或瓦記錄區(qū)域110的任一個，決定來自主機19的寫入數(shù)據(jù)的記錄(寫入)目的地。判斷部141可將順序數(shù)據(jù)優(yōu)先寫入瓦記錄區(qū)域110。再有，順序數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)大小比隨機數(shù)據(jù)大且LBA連續(xù)的數(shù)據(jù)。

此外，判斷部141在從主機19接收到讀取命令時讀取的數(shù)據(jù)位于盤上(介質高速緩存區(qū)域100或瓦記錄區(qū)域110)的情況下，判斷讀取的數(shù)據(jù)(讀取數(shù)據(jù))是否下次使用的可能性高且為小塊(block)。判斷部141在讀取數(shù)據(jù)下次使用的可能性高且為小塊(例如，隨機數(shù)據(jù))的情況下，作為讀取高速緩存而向NAND存儲器17移寫(復制)讀取的數(shù)據(jù)。這樣，此類數(shù)據(jù)能在下次讀取中從NAND存儲器17讀出。

下面參照附圖來說明盤驅動器200所具備的記錄區(qū)域(NAND存儲器17、介質高速緩存區(qū)域100及瓦記錄區(qū)域110)的特性及表示其特性的表。

圖3是說明各記錄區(qū)域的特性的一例的圖。在圖3中，順序寫入表示將連續(xù)的LBA的數(shù)據(jù)(順序數(shù)據(jù))連續(xù)地寫入(重寫)的工作，順序讀取表示讀取順序數(shù)據(jù)的工作。隨機寫入表示將不連續(xù)的LBA的數(shù)據(jù)(隨機數(shù)據(jù))寫入(重寫)的工作，隨機讀取表示讀取隨機數(shù)據(jù)的工作。此外，“寫入性能”表示“寫入時的數(shù)據(jù)的傳送(處理)速度”，“讀取性能”表示“讀取時的數(shù)據(jù)的傳送(處理)速度”。

如圖3所示，存儲容量為瓦記錄區(qū)域110相當大，接著以介質高速緩存區(qū)域100、NAND存儲器17的順序減小。

順序寫入性能以介質高速緩存區(qū)域100、瓦記錄區(qū)域110、NAND存儲器17的順序減小。隨機寫入性能以介質高速緩存區(qū)域100、NAND存儲器17的順序降低，且與這兩區(qū)域相比，瓦記錄區(qū)域110較低。

順序讀取性能以NAND存儲器17、介質高速緩存區(qū)域100、瓦記錄區(qū)域110的順序降低。隨機讀取性能為NAND存儲器17相當高，接著以介質高速緩存區(qū)域100、瓦記錄區(qū)域110的順序降低。

因此，順序數(shù)據(jù)優(yōu)選在盤1的瓦記錄區(qū)域110記錄。此外，由于讀取的隨機數(shù)據(jù)有可能被再次讀取，因此通過在NAND存儲器17中臨時保持(高速緩存)而能期待特性(性能)的改善。

圖4(a)是表示示出各記錄區(qū)域的容量的表的一例的圖，圖4(b)是表示示出對各記錄區(qū)域的寫入/讀取的性能的表的一例的圖。在圖4(a)及圖4(b)中，各表的數(shù)字以升序表示性能高。即、在圖4(a)及圖4(b)中，數(shù)字“1”表示在三個記錄區(qū)域(NAND存儲器17、介質高速緩存區(qū)域100及瓦記錄區(qū)域110)中性能最高，數(shù)字“3”表示與由其他數(shù)字“1”和數(shù)字“2”表示的記錄區(qū)域相比性能較低。判斷部141在從主機19接收到寫入命令的情況下基本上以圖4(a)及圖4(b)所示的表的數(shù)字的升序判斷要寫入的記錄區(qū)域的優(yōu)先度，但是，也可以不必以表的數(shù)字的升序判斷要寫入的記錄區(qū)域。例如，判斷部141在優(yōu)先度高的記錄區(qū)域的容量不足的情況下判斷為向其他記錄區(qū)域寫入。在下面，將各記錄區(qū)域不能存儲數(shù)據(jù)的情況統(tǒng)稱為空閑容量不足的情況。

(數(shù)據(jù)的寫入工作)

下面參照圖5的流程圖來說明本實施方式的數(shù)據(jù)的寫入工作的一例。

圖5是表示本實施方式的數(shù)據(jù)的寫入工作的一例的流程圖。

首先，如圖5所示，HDC13接受從主機19經接口傳送、且含有LBA的指定的命令(此處為寫入命令)(B501)。HDC13將后續(xù)于命令而傳送的寫入數(shù)據(jù)存儲在緩沖存儲器16。此時，HDC13接受多個寫入命令(及寫入數(shù)據(jù))。

判斷部141(MPU14)基于接受的多個寫入命令所含的LBA來判斷LBA及寫入數(shù)據(jù)的連續(xù)性(B502)。

判斷部141通過判斷接收到的多個寫入命令的LBA的連續(xù)性來判斷是順序數(shù)據(jù)還是隨機數(shù)據(jù)(B503)。即、判斷部141判斷寫入命令所請求的寫入工作是寫進順序數(shù)據(jù)的順序寫入還是寫進隨機數(shù)據(jù)的隨機寫入。

在多個寫入命令被判斷為順序寫入的情況下(B503的“是”)，MPU14將順序數(shù)據(jù)寫入瓦記錄區(qū)域110，并結束寫入的處理(B504)。

另一方面，在多個寫入命令被判斷為不是順序寫入(即，是隨機數(shù)據(jù))的情況下(B503的“否”)，HDC13將隨機數(shù)據(jù)寫入到介質高速緩存區(qū)域100(B505)，并結束寫入的處理。再有，將寫入到介質高速緩存區(qū)域100的(已高速緩存的)數(shù)據(jù)在預定的定時向瓦記錄區(qū)域110移動而重寫。

即、在本實施方式中，MPU14響應于來自主機19的寫入命令而不在NAND存儲器17寫入數(shù)據(jù)。

(數(shù)據(jù)的讀取工作)

下面參照圖6的流程圖來說明本實施方式的數(shù)據(jù)的讀取工作的一例。

圖6是表示本實施方式的數(shù)據(jù)的讀取工作的一例的流程圖。

首先，如圖6所示，HDC13接受從主機19經接口傳送的命令(此處為讀取命令(讀取請求))(B601)。相應于此，MPU14特定讀取數(shù)據(jù)的LBA。

MPU14響應于來自主機19的讀取命令來判斷要讀取的數(shù)據(jù)是否保持(高速緩存)在NAND存儲器17(B602)。

在判斷為保持在NAND存儲器17的情況下(B602的“是”)，HDC13讀取保持在NAND存儲器17的數(shù)據(jù)例如隨機數(shù)據(jù)，并向主機19傳送讀取數(shù)據(jù)(B603)。

HDC13將讀取數(shù)據(jù)(此處，為隨機數(shù)據(jù))保持在NAND存儲器17(B604)。

返回B602的處理，在判斷為沒有保持在NAND存儲器17的情況下(B602的“否”)，HDC13根據(jù)表示記錄區(qū)域的特性的表(參照圖3)的優(yōu)先度，而確認盤1上的記錄區(qū)域(介質高速緩存區(qū)域100及瓦記錄區(qū)域110)處的讀取數(shù)據(jù)的訪問目的地(B605)。

MPU14判斷是否為讀取數(shù)據(jù)連續(xù)的LBA(B606)。即，MPU14判斷讀取數(shù)據(jù)是順序數(shù)據(jù)還是隨機數(shù)據(jù)。

在判斷為讀取數(shù)據(jù)是順序數(shù)據(jù)的情況下(B606的“是”)，HDC13從盤1的與LBA對應的扇區(qū)讀取順序數(shù)據(jù)，并向主機19傳送讀取數(shù)據(jù)(B607)。例如，在盤1的瓦記錄區(qū)域110寫入有順序數(shù)據(jù)的情況下，HDC13 從瓦記錄區(qū)域110讀出順序數(shù)據(jù)，并向主機19傳送所讀出的順序數(shù)據(jù)。

HDC13將讀取數(shù)據(jù)(此處，為順序數(shù)據(jù))保持于盤1的記錄區(qū)域(B608)。MPU14例如按照表示記錄區(qū)域的特性的表(參照圖3)的優(yōu)先度來將讀取數(shù)據(jù)保持在容量大的瓦記錄區(qū)域110。

返回B606的處理，在判斷為讀取數(shù)據(jù)不是順序數(shù)據(jù)的情況下(B606的“否”)，MPU14判斷要讀取的數(shù)據(jù)的使用頻率是否高(B609)。此時，MPU14具備包括各扇區(qū)的數(shù)據(jù)的使用頻率和使用頻率的閾值的列表。MPU14參照該列表來判斷要讀取的數(shù)據(jù)的使用頻率是否為閾值以上。

在判斷為讀取數(shù)據(jù)的使用頻率高的情況下(B609的“是”)，HDC13從盤1的與LBA對應的扇區(qū)讀取隨機數(shù)據(jù)，并向主機19傳送讀取數(shù)據(jù)(B610)。此時，例如，在盤1的介質高速緩存區(qū)域100寫入有隨機數(shù)據(jù)的情況下，HDC13從介質高速緩存區(qū)域100讀取隨機數(shù)據(jù)，并向主機19傳送所讀取的隨機數(shù)據(jù)。

MPU14將讀取數(shù)據(jù)(此處，為隨機數(shù)據(jù))判斷為因使用頻率高所以再次被請求讀取的可能性高(B611)。相應于該判斷，HDC13將再次被請求讀取的可能性高的隨機數(shù)據(jù)向隨機讀取性能高的NAND存儲器17移寫(高速緩存)(B611)。再有，雖然數(shù)據(jù)向NAND存儲器17的移寫是在從主機19被請求讀取的可能性高的情況下執(zhí)行的例子，但是，并不限于接收到來自主機19的讀取命令的情況。

返回B609的處理，在判斷為讀取數(shù)據(jù)的使用頻率不高的情況下(B609的“否”)，HDC13從盤1的與LBA對應的扇區(qū)讀取隨機數(shù)據(jù)，并向主機19傳送讀取數(shù)據(jù)(B612)。此時，例如，在盤1的介質高速緩存區(qū)域100寫入有隨機數(shù)據(jù)的情況下，HDC13從介質高速緩存區(qū)域100讀取隨機數(shù)據(jù)，并向主機19傳送所讀取的隨機數(shù)據(jù)。

MPU14將讀取數(shù)據(jù)(此處，為隨機數(shù)據(jù))判斷為因使用頻率不高所以再次被請求讀取的可能性低(B613)。相應于該判斷，HDC13將所讀取的隨機數(shù)據(jù)在盤1的記錄區(qū)域保持(B613)。此處，HDC13例如按照表示記錄區(qū)域的特性的表的優(yōu)先度來在比瓦記錄區(qū)域110的隨機讀取性能高 的介質高速緩存區(qū)域100中保持。

MPU14判斷是否存在來自主機19的讀取命令(B614)。在判斷為存在讀取命令的情況下(B614的“是”)，MPU14返回B601的處理。在判斷為沒有讀取命令的情況下(B614的“否”)，MPU14結束讀取處理。

根據(jù)本實施方式，盤驅動器200是具備采用瓦記錄方式的盤1和NAND存儲器17來作為記錄區(qū)域的混合驅動器。盤驅動器200能根據(jù)各記錄區(qū)域的特性來選擇要進行數(shù)據(jù)寫入的記錄區(qū)域。因此，盤驅動器200能將連續(xù)的LBA的數(shù)據(jù)即順序數(shù)據(jù)記錄在容量大的瓦記錄區(qū)域110，限制對于容量有限的NAND存儲器17和/或介質高速緩存區(qū)域100的數(shù)據(jù)寫入。

此外，盤驅動器200在響應于來自主機19的讀取請求來讀取數(shù)據(jù)的情況下，在傳送速度高的NAND存儲器17保持使用頻率高的小塊的隨機的數(shù)據(jù)(隨機數(shù)據(jù))。盤驅動器200在響應于來自主機19的寫入請求來寫入數(shù)據(jù)的情況下，將連續(xù)的LBA的數(shù)據(jù)(順序數(shù)據(jù))不記錄在NAND存儲器17而是優(yōu)先記錄在大容量的瓦記錄區(qū)域110。因此，能抑制對于NAND存儲器17的寫入所導致的疲敝。其結果，盤驅動器200的性能提高。

雖然說明了幾個實施方式，但是這些實施方式只是例示，而不是用于限定發(fā)明的范圍。這些新實施方式可以以其他各種方式實施，在不脫離發(fā)明的要旨的范圍，可以進行各種省略、置換、變更。這些實施方式和/或其變形包括于發(fā)明的范圍和/或要旨中，也包括于技術方案記載的發(fā)明及其均等的范圍中。