用于使用經(jīng)編碼的尋找來減少數(shù)據(jù)存儲設(shè)備中的存取時間的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本文所公開的主題總體上設(shè)及數(shù)據(jù)存儲，并且更具體地，設(shè)及用于使用編碼來增 加數(shù)據(jù)存儲設(shè)備中的數(shù)據(jù)存取速度的技術(shù)和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 一段時間W來硬盤驅(qū)動器已經(jīng)是數(shù)據(jù)存儲網(wǎng)絡(luò)的重要部分。在過去的二十年，硬 盤驅(qū)動器的成本已穩(wěn)步下降而存儲在運些存儲器上的數(shù)據(jù)的密度已顯著上升，產(chǎn)出了更便 宜并且更高容量的存儲設(shè)備。由于某些性能益處，固態(tài)存儲設(shè)備也已變得越來越流行，特別 是在便攜式設(shè)備中。例如，固態(tài)硬盤中的移動部件的缺少允許跨設(shè)備的數(shù)據(jù)讀取時間相對 恒定。另外，固態(tài)硬盤中沒有物理讀頭瓶頸。相反，硬盤驅(qū)動器中的致動器的物理運動、讀 /寫頭W及盤片可能導(dǎo)致在很多實例中對于單個數(shù)據(jù)塊的存取時間可大約為幾毫秒到幾十 毫秒。由此，硬盤驅(qū)動器可能在現(xiàn)代輸入/輸出（(I/O)系統(tǒng)中造成瓶頸。
[0003] 該與硬盤驅(qū)動器相關(guān)聯(lián)的瓶頸激發(fā)了針對運樣的驅(qū)動器的很多I/O延遲減少算 法的開發(fā)。運些算法包括，例如，提前讀?。╮ead-址ead)算法及其更復(fù)雜的變型。典型地， 運些算法依賴于預(yù)測和利用常用存取模式的調(diào)度方案。然而，運樣的算法跟不上不斷增長 的對I/O存取速度增長的需求。
[0004] 對于能夠減少硬盤驅(qū)動器W及具有移動機(jī)械部件的其它數(shù)據(jù)存儲設(shè)備中的平均 存取時間的技術(shù)，存在普遍需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 在本文所描述的各種實施例中，提供了使用編碼來減少具有移動機(jī)械部件的數(shù)據(jù) 存儲設(shè)備（例如，硬盤驅(qū)動器和其它基于磁盤的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備）中的平均存取時間的技術(shù) 和系統(tǒng)。在至少一個實施例中，針對基于磁盤的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備和系統(tǒng)提供了簡單的內(nèi)部編 碼方案，該簡單的內(nèi)部編碼方案使用跨驅(qū)動器塊的編碼W減少平均塊讀取時間。然后可W 采用經(jīng)編碼的尋找來W快速而高效的方式從數(shù)據(jù)存儲設(shè)備中讀取數(shù)據(jù)。
[0006] 在常規(guī)的磁盤驅(qū)動器中，典型地，驅(qū)動器控制器將響應(yīng)于讀請求而從磁盤或盤片 尋找和取回個體數(shù)據(jù)塊（例如，存儲在磁盤上的特定扇區(qū)的數(shù)據(jù)塊）。
[0007] 使用如本文所描述的經(jīng)編碼的尋找技術(shù)，相反，響應(yīng)于讀請求，控制器可W識別和 取回最接近讀頭位置的創(chuàng)新的經(jīng)編碼的塊。目P，針對到達(dá)磁盤控制器的每個請求，該控制器 可WW減少平均物理驅(qū)動器移動的方式來尋找包含有用信息的、最接近當(dāng)前讀頭位置的很 多經(jīng)編碼的數(shù)據(jù)塊中的一個。W此方式，可W減少單獨數(shù)據(jù)塊的平均尋找時間。
[0008] 根據(jù)本文所描述的概念、系統(tǒng)、電路和技術(shù)的一個方面，驅(qū)動器控制器被配置為： (i)接收讀請求，所述讀請求請求從用于存儲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的至少一個盤片取回與多個原始數(shù) 據(jù)塊相關(guān)聯(lián)的創(chuàng)新的經(jīng)編碼的塊；（ii)響應(yīng)于讀請求，識別與多個原始數(shù)據(jù)塊相關(guān)聯(lián)的、 存儲在至少一個盤片上的、最接近磁盤驅(qū)動器的讀傳感器的當(dāng)前位置的創(chuàng)新的經(jīng)編碼的 塊；W及（iii)從所述至少一個盤片讀取所識別的創(chuàng)新的經(jīng)編碼的塊。
[0009] 在一個實施例中，該驅(qū)動器控制器可W包括W下特性中的一個或多個或執(zhí)行W下 功能中的一個或多個：驅(qū)動器控制器可W被配置為通過選擇將花費最少量的時間來存取的 所存儲的經(jīng)編碼的塊來識別最接近讀傳感器的當(dāng)前位置的創(chuàng)新的經(jīng)編碼的塊；驅(qū)動器控制 器可W被配置為通過選擇物理上最接近讀傳感器的所存儲的經(jīng)編碼的塊來識別最接近讀 傳感器的當(dāng)前位置的創(chuàng)新的經(jīng)編碼的塊；和/或驅(qū)動器控制器可W被配置為當(dāng)識別最接近 讀傳感器的當(dāng)前位置的創(chuàng)新的經(jīng)編碼的塊時忽略最近已被取回的、與多個原始數(shù)據(jù)塊相關(guān) 聯(lián)的經(jīng)編碼的塊。
[0010] 根據(jù)本文所描述的概念、系統(tǒng)、電路和技術(shù)的另一個方面，創(chuàng)新的經(jīng)編碼的塊包括 多個原始數(shù)據(jù)塊的線性組合W及用于生成所述線性組合的一系列系數(shù)?？蒞從至少一個盤 片讀取運樣的經(jīng)編碼的塊。
[0011] 在一個實施例中，至少N個線性無關(guān)的經(jīng)編碼的塊可W被存儲在一個或多個盤片 上，其中N個線性無關(guān)的經(jīng)編碼的塊中的一個或多個與多個原始數(shù)據(jù)塊相關(guān)聯(lián)，其中N是所 述多個原始數(shù)據(jù)塊內(nèi)原始數(shù)據(jù)塊的數(shù)量。
[0012] 根據(jù)本文所描述的概念、系統(tǒng)、電路和技術(shù)的又一個方面，提供了用于從其中存儲 有與多個原始數(shù)據(jù)塊相關(guān)聯(lián)的多個經(jīng)網(wǎng)絡(luò)編碼的塊的、基于磁盤的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備中取回數(shù) 據(jù)的方法。更具體地，所述方法包括：接收讀請求，所述讀請求請求取回與多個原始數(shù)據(jù)塊 相關(guān)聯(lián)的創(chuàng)新的經(jīng)編碼的塊；響應(yīng)于所述讀請求，識別存儲在基于磁盤的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備中 的、最接近所述基于磁盤的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備的讀傳感器的當(dāng)前位置的創(chuàng)新的經(jīng)編碼的塊；W 及讀取所識別的創(chuàng)新的經(jīng)編碼的塊。
[0013] 在一個實施例中，存儲在基于磁盤的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備上的、與多個原始數(shù)據(jù)塊相關(guān) 聯(lián)的多個經(jīng)網(wǎng)絡(luò)編碼的塊每個均包括所述多個原始數(shù)據(jù)塊的線性組合。
[0014] 在一個實施例中，存儲在基于磁盤的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備上的、與多個原始數(shù)據(jù)塊相關(guān) 聯(lián)的多個經(jīng)網(wǎng)絡(luò)編碼的塊每個均包括用于生成相對應(yīng)的線性組合的一系列系數(shù)。
[0015] 在一個實施例中，接收請求取回創(chuàng)新的經(jīng)編碼的塊的讀請求包括：接收請求取回 提供額外的自由度的創(chuàng)新的經(jīng)編碼的塊的讀請求，所述額外的自由度在對先前取回的、與 多個原始數(shù)據(jù)塊相關(guān)聯(lián)的經(jīng)編碼的塊進(jìn)行解碼的過程中是有用的。
[0016] 在一個實施例中，接收、識別和讀取是由與基于磁盤的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備相關(guān)聯(lián)的控 制器所執(zhí)行的。
[0017] 在一個實施例中，基于磁盤的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備具有至少N個線性無關(guān)的經(jīng)編碼的塊 存儲在其中，N為多個原始數(shù)據(jù)塊內(nèi)的原始塊的數(shù)量。
[0018] 在一個實施例中，基于磁盤的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備為磁盤驅(qū)動器。
[0019] 根據(jù)本文所描述的概念、系統(tǒng)、電路和技術(shù)的另一個方面，提供了用于從其中存儲 有與多個原始數(shù)據(jù)塊相關(guān)聯(lián)的多個經(jīng)網(wǎng)絡(luò)編碼的塊的、基于磁盤的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備中取回數(shù) 據(jù)的方法。更具體地，所述方法包括：確定需要從基于磁盤的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備中取回多個原始 數(shù)據(jù)塊；W及向所述基于磁盤的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備發(fā)送請求取回與多個原始數(shù)據(jù)塊相關(guān)聯(lián)的創(chuàng) 新的經(jīng)編碼的塊的讀請求。 陽020] 在一個實施例中，所述方法還包括：響應(yīng)于所述讀請求，接收與多個原始數(shù)據(jù)塊相 關(guān)聯(lián)的創(chuàng)新的經(jīng)編碼的塊；將與多個原始數(shù)據(jù)塊相關(guān)聯(lián)的所述創(chuàng)新的經(jīng)編碼的塊暫時存儲 在存儲器中；確定是否已從基于磁盤的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備中取回了足夠數(shù)量的與多個原始數(shù)據(jù) 塊相關(guān)聯(lián)的創(chuàng)新的經(jīng)編碼的塊W使能夠進(jìn)行解碼W提取所述多個原始數(shù)據(jù)塊；W及如果沒 有從基于磁盤的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備中取回足夠數(shù)量的與多個原始數(shù)據(jù)塊相關(guān)聯(lián)的創(chuàng)新的經(jīng)編 碼的塊W使能夠進(jìn)行解碼，則向基于磁盤的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備發(fā)送另一個請求取回與多個原始 數(shù)據(jù)塊相關(guān)聯(lián)的創(chuàng)新的經(jīng)編碼的塊的讀請求。
[0021] 在一個實施例中，所述方法還包括：重復(fù)接收、暫時存儲、確定和發(fā)送另一個讀請 求，直到從基于磁盤的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備中取回了足夠數(shù)量的與多個原始數(shù)據(jù)塊相關(guān)聯(lián)的創(chuàng)新 的經(jīng)編碼的塊W使能夠進(jìn)行解碼為止。
[0022] 在一個實施例中，所述方法還包括：在從基于磁盤的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備中取回了足夠 數(shù)量的創(chuàng)新的經(jīng)編碼的塊之后，對創(chuàng)新的經(jīng)編碼的塊進(jìn)行解碼W從其中提取原始數(shù)據(jù)塊。
[0023] 在一個實施例中，存儲在基于磁盤的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備上的、與多個原始數(shù)據(jù)塊相關(guān) 聯(lián)的多個經(jīng)網(wǎng)絡(luò)編碼的塊每個均包括所述多個原始數(shù)據(jù)塊的線性組合。
[0024] 在一個實施例中，存儲在基于磁盤的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備上的、與多個原始數(shù)據(jù)塊相關(guān) 聯(lián)的多個經(jīng)網(wǎng)絡(luò)編碼的塊每個均包括用于生成相對應(yīng)的線性組合的一系列系數(shù)。
[00巧]根據(jù)本文所描述的概念、系統(tǒng)、電路和技術(shù)的再一個的方面，提供了用于在基于磁 盤的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備上存儲數(shù)據(jù)的方法。更具體地，所述方法包括：識別要被存儲在基于磁盤 的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備上的多個數(shù)據(jù)塊，所述多個數(shù)據(jù)塊具有N個數(shù)據(jù)塊；使用所述多個數(shù)據(jù)塊 來生成多個經(jīng)網(wǎng)絡(luò)編碼的塊，每個經(jīng)網(wǎng)絡(luò)編碼的塊均包括使用與其它經(jīng)網(wǎng)絡(luò)編碼的塊不同 的隨機(jī)系數(shù)組來生成的多個數(shù)據(jù)塊的線性組合；W及將所述經(jīng)網(wǎng)絡(luò)編碼的塊和相對應(yīng)的隨 機(jī)系數(shù)寫入到基于磁盤的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備中的個體塊位置。
[00%] 在一個實施例中，識別要被存儲在基于磁盤的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備上的多個數(shù)據(jù)塊包 括：獲取要被存儲在基于磁盤的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備上的文件；將該文件劃分為多個相同大小的 塊窗口，每個塊窗口包括N個數(shù)據(jù)塊；W及選擇多個相同大小的塊窗口中的一個。
[0027] 在一個實施例中，所述方法還包括針對多個相同大小的塊窗口中的每個塊窗口重 復(fù)生成和存儲。
[0028] 根據(jù)本文所描述的概念、系統(tǒng)、電路和技術(shù)的又一個方面，磁盤驅(qū)動器包括：驅(qū)動 器控制器；W及用于在驅(qū)動器控制器的控制下存儲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的至少一個盤片；其中所述驅(qū) 動器控制器被配置為：（i)接收讀請求，所述讀請求請求從所述至少一個盤片取回與多個 原始數(shù)據(jù)塊相關(guān)聯(lián)的創(chuàng)新的經(jīng)編碼的塊；（ii)響應(yīng)于所述讀請求，識別與多個原始數(shù)據(jù)塊 相關(guān)聯(lián)的、存儲在至少一個盤片上的、最接近磁盤驅(qū)動器的讀傳感器的當(dāng)前位置的創(chuàng)新的 經(jīng)編碼的塊；W及（iii)從所述至少一個盤片讀取所識別的創(chuàng)新的經(jīng)編碼的塊。
[0029] 在一個實施例中，從至少一個盤片讀取的所識別的創(chuàng)新的經(jīng)編碼的塊