[实用新型]单盘结构的固态RAID系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种SATA接口的高速固态存储硬盘，在标准3.5寸硬盘结构内实现基于RAID的固态硬盘阵列，通过SATA接口与主机实现数据互连。

背景技术

独立磁盘冗余阵列(RAID)是解决计算机I/O瓶颈的有效方法之一，有着广阔的发展前景。计算机及其相关技术的飞速发展和计算机应用的日益遍及，对计算机存储技术提出了越来越高的要求。因此，磁盘阵列这种容量大、可靠性高、响应迅速的存储技术越来越被人们所重视。

目前，磁盘阵列主要的存储设备是机械硬盘。机械硬盘由于受限于本身原理上的限制，其读写性能特别是随机读写性能已远远不能满足各种应用的需要，而且传统的机械硬盘可靠性差、功耗大，在以宽温、抗振、节电为主要特征的高可靠性的工业、军事、航天等领域，这种存储介质成了最难达到要求甚至无法解决的问题。

作为解决以上问题的最好方式，以半导体作为存储及控制载体的固态硬盘成为取代机械硬盘的一种趋势。

SSD固态硬盘是具备高效能，高稳定度的快速记忆体储存媒体元件，为时下效能成本比最优异的记忆体储存媒体解决方案。具有取代传统硬盘的多项优势，采用符合工业标准介面的控制技术。电子硬盘能提供原始的、高性能的和高可靠的数据储存，即使是在恶劣的条件下工作—恶劣的温度、撞击、震动、干扰等，也不会对数据构成威胁。它克服了机械硬盘的弊病，能广泛用于工业控制、公共安全、电信、军工、航空等高可靠性的数据领域，且它的体积小、存储空间灵活、费用低等优点，也广泛的用于民用领域。电子硬盘不同于机械式硬盘，可以频繁开关机而不损坏。

以固态硬盘为存储介质的RAID系统集合了固态硬盘的各种优点和阵列管理的优势，能满足各种高速高可靠的应用需求。

发明内容

针对现有机械硬盘性能有限而导致适用领域受限的现状，提出用固态硬盘RAID系统取代传统机械硬盘，提高现有硬盘的I/O特性和可靠性。系统集成了SATARAID控制器2和基于FLASH阵列的高速大容量SATA接口固态硬盘1，在标准结构的单盘内实现固态硬盘RAID系统，结构紧凑，宽温、抗振、低功耗、大大提高了单个硬盘的读写性能以及可靠性。

本发明的技术方案是：采用由NAND FLASH阵列、FLASH控制器4和SATA接口协议6组成的SATA接口固态硬盘1，在标准硬盘结构内，连接SATA RAID控制器2组成RAID系统，符合标准SATA接口与主机相连，实现高性能的单盘结构固态RAID系统。

SATA接口的固态硬盘1的结构为：Nand Flash阵列3与Flash控制器4连接，Flash控制器4连接MPU(微处理器)5，MPU5连接SATA接口协议6，SATA接口协议6连接SATA接口7。

Flash控制器4实现硬件ECC(错误检查和纠正)校验和Flash坏块管理，保证数据存储持久。微处理器5通过Flash控制器实现对FLASH阵列的读写操作，实现数据的存储与读取功能。FLASH阵列管理的方式，可以大幅实现容量和速度的扩展，最大可达到512GB的容量和300MB/s的存储速度。硬盘采用IP实现SATA2.0标准总线协议，可实现3.0Gbps的传输速度。

SATA RAID控制器具备多个SATA接口，可连接多个SATA接口的固态硬盘。SATA RAID控制器采用SATA控制芯片，支持SATA II接口协议硬盘的挂载，每个端口的数据传输速度可达300MB/s。RAID控制器支持的RAID级别为RAID0、RAID1等模式，能够较好的保护存储卡内数据的安全，并且可以自动恢复数据，使用方便，大大简化了操作员的管理。

本发明具有如下优点：

1：选用SATA接口固态硬盘，在继承机械硬盘的通用性的同时，提供机械硬盘所不具有的优异的物理特性和环境特性，并将硬盘的存储领域扩展到民用、工业、军事、航天等领域。

2：采用NAND型FLASH作为存储介质，具有掉电数据不丢失、使用寿命长等特点。

3：采用RAID技术，在标准3.5寸硬盘结构内提供RAID功能，极大的扩展了存储速度和可靠性，同时能够较好的保护存储卡内数据的安全。

4：固态硬盘的优点以及上述的结构特征使得基于固态存储的单盘RAID系统具有高可靠性、高性能、低功耗、使用环境广泛等特征。

附图说明

图1：基于SATA接口固态硬盘的单盘RAID系统结构框图

图2：SATA接口固态硬盘结构框图