[发明专利]用于分层非易失性存储设备的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于实现存储设备的系统和方法，更具体地，涉及用于实现具有存储层的存储设备的系统和方法。

背景技术

硬盘驱动器常常被设计为基于扇区写入数据。因此，例如，写入硬盘驱动器可能涉及在图1中图示的给定的写处理期间写入4096个字节。根据图1，由主机提供要写入到硬盘驱动器的512个字节的数据集合(步骤A)。反过来，硬盘驱动器取回4096B的数据集合120，其包括要被写入的地址空间130(步骤B)。硬盘驱动器用要写入的数据110覆写该地址空间，并且随后将整个4096个字节的块写回到非易失性存储器(步骤C)。该读取/修改/写入处理允许支持主机所支持的和硬盘驱动器所支持的存储器块的尺寸的失配。然而，该方法招致访问硬盘驱动器时的相当大的延时。

因此，至少出于上述原因，在本领域中需要改进的用于非易失性存储设备的系统和方法。

发明内容

本发明涉及用于实现存储设备的系统和方法，更具体地，涉及用于实现具有存储层的存储设备的系统和方法。

本发明的多种实施例提供了多层非易失性存储设备。这种设备包括硬盘存储设备、固态非易失性存储设备、和控制器电路。固态非易失性存储设备高速缓存硬盘存储设备上所包括的数据的子集，并且控制器电路可操作用于控制固态非易失性存储设备和硬盘存储设备之间的数据传输。在一些情况下，硬盘存储设备至少在数量级上大于固态非易失性存储设备。在上述实施例的一些实例中，硬盘存储设备可以是一维硬盘存储设备或二维硬盘存储设备。在其他实例中，硬盘存储设备包括一维硬盘存储设备和二维硬盘存储设备两者。在这些实例中，一维硬盘存储设备可以高速缓存二维硬盘存储设备上所包括的数据的子集，并且控制器电路可以操作用于控制固态非易失性存储设备和硬盘存储设备之间的数据传输。在特定情况下，二维硬盘存储设备是一维硬盘存储设备的三倍以上。

在上述实施例的其他实例中，控制器电路可操作用于在执行主机和硬盘存储设备之间的多块传输时旁路(bypass)固态非易失性存储设备。在一些这样的实例中，该设备进一步包括缓冲器，其可操作用于存储来自硬盘存储设备的数据块，并且在控制器电路的控制下执行针对请求主机的一系列子块传输。缓冲器还可以操作用于从主机接收一系列子块传输，并且在控制器电路的控制下将子块传输组合为针对硬盘存储设备的单块传输。

本发明的其他实施例提供了用于非易失性数据存储设备的方法。这些方法包括提供多层非易失性存储器，其具有硬盘存储设备；固态非易失性存储设备；以及控制器电路。固态非易失性存储设备高速缓存硬盘存储设备上所包括的数据的子集，并且控制器电路可操作用于控制固态非易失性存储设备和硬盘存储设备之间的数据传输。所述方法进一步包括从主机接收访问多层非易失性存储器的请求；并且响应该请求。

在一些情况下，该请求是读取请求，并且响应读取请求包括：确定与读取请求对应的地址空间是否被包括在固态非易失性存储设备中；以及在与读取请求对应的地址空间被包括在固态非易失性存储设备中的情况下，从固态非易失性存储设备响应读取请求。在其他情况下，响应读取请求包括将数据块从硬盘存储设备传输到固态非易失性存储设备。在与读取请求对应的地址空间未被包括在固态非易失性存储设备中的情况下，数据块包括与读取请求对应的地址空间。该响应还包括从固态非易失性存储设备响应读取请求。

在上述实施例的特定实例中，所述请求是扩展的读取请求。在这些实例中，响应扩展的读取请求可以包括：确定与扩展的读取请求对应的地址空间是否被包括在固态非易失性存储设备中；并且在与该读取请求对应的地址空间未被包括在固态非易失性存储设备中的情况下，从硬盘存储设备响应扩展的读取请求而不通过固态非易失性存储设备。在其中与该读取请求对应的地址空间被至少部分地包括在固态非易失性存储设备中的情况下，通过将与来自固态非易失性存储设备的扩展的读取请求对应的地址空间写入到硬盘存储设备来响应所述扩展的读取请求，并且从硬盘存储设备响应扩展的读取请求而不通过固态非易失性存储设备。