[发明专利]数据存储装置和方法

说明书

相关申请

这是要求于2010年3月8日提交的美国临时专利申请No.61/311,744的权益的国际专利合作条约专利申请，该美国临时专利申请通过引用的方式全部并入本文。

背景技术

基于互联网和网络的数据中心使用大量的服务器来存储可网络获取的信息，以用于频繁访问以及长期存储。与传统的企业工作负荷（例如，电子资源计划（ERP）、数据库以及web服务）相比，新兴的以数据为中心的工作负荷以更大的规模（数十万的物理和/或虚拟服务器）并且针对更多样的数据（例如，结构化数据、非结构化数据、富媒体（rich media）数据）操作。这些工作负荷利用越来越复杂的处理器密集型（或计算密集型）算法（例如，来自多个数据源的动态复互相关）来从数据中提取知识。

附图说明

图1示出了在基于服务器的存储应用中使用的已知大容量存储器架构。

图2示出了根据本文公开的教导实现的示例性大容量微盘数据存储架构。

图3示出了根据本文公开的教导实现的示例性大容量微盘刀片服务器。

图4是可以用于实现图2和图3中的示例性多微盘板的示例性双列直插式内存模块。

图5是根据本文公开的示例性方法和装置的可以用于实现图2和图3中的示例性微盘的示例性三维（3D）堆叠结构。

图6是图2-图5中的示例性微盘的详细图。

图7示出了可以用于访问图2-图6的微盘中的数据的示例性过程的流程图。

图8示出了可以用于选择性地使能和/或禁止图2-图6的微盘中的不同高速缓存层的示例性过程的流程图。

图9示出了可以用于基于历史数据访问类型信息在图2-图6中的微盘的使用期间来选择性地使能和/或禁止不同高速缓存层的示例性过程的流程图。

图10是示出了图3中的示例性微盘刀片服务器相对于图1中的已知数据存储系统的性能以及功率改善的条线图。

图11是示出了图3中的示例性微盘刀片服务器的不同子系统的功耗降低与图1中的已知数据存储系统的功耗降低比较的条线图。

具体实施方式

本文公开的示例性方法、装置和制品可以用于实现可以用在诸如刀片服务器系统之类的大规模数据存储应用中的大容量非易失性数据存储设备。本文公开的示例性大容量非易失性数据存储设备是通过使用双重用途的数据存储将主存储器区域与长期数据存储区域组合，使用相对于已知大容量数据存储设备减少的存储器层次来实现的。此外，与已知的大容量非易失性数据存储技术相比，可以将示例性大容量非易失性数据存储设备实现成不使用高速缓存层或使用相对较少的高速缓存层。结合诸如忆阻器存储器技术、闪存技术和/或相变存储器（PCRAM）技术之类的固态非易失性高速数据存储技术公开了示例性方法、装置和制品。

已知的数据中心通常采用具有五个或更多个数据存储级别的较深层次来获得在资金、功率和冷却方面具有成本效益的方案。例如，将不频繁访问的数据存档在带上。将较频繁访问的数据（例如，数据库记录）存储在机械硬盘驱动器上。而将更加频繁访问的程序变量以及缓存的文件存储在主存储器（例如，高速缓存存储器或动态随机存取存储器（DRAM））中。与桌面工作负荷相比，数据仓库工作负荷针对每个操作执行更外部的数据移动（例如，在不同的数据存储层次级别之间移动数据）。因而，大量的时间花费在遍及整个数据存储层次级别长度移动数据上。

用于实现数据中心的已知架构具有多个缺点。例如，需要过多的材料（material）来在多个存储器层次级别中复制数据，并且需要复杂的控制电路来管理这些层次级别。此外，存储器和高速缓存的多个级别给访问增加了延迟，并且因此，遍历多级别的层次通常会导致严重的性能损失。并且，大量的层次级别产生了严重的能量损失。即，在每个存储器边界处浪费了有效能量（active energy），并且由于高速缓存泄漏和DRAM刷新功率而浪费了闲置能量（idle energy）。由于对宽的片外存储器以及I/O总线的需要，当前处理器芯片具有许多管脚以及昂贵的封装和插槽。

已知的数据中心架构还表现出了与调整（scaling）和维护有关的缺点。例如，由于存储器限制（例如，在磁盘上大部分数据具有较高的访问延迟），调整是困难的。并且，大量的异构组件使得难以平衡组件数量和能力。即使在不同的应用产生一组不同的工作负荷时，已知的数据中心架构也具有静态的工作负荷平衡。只要存在工作负荷的改变，就必须在物理上重新设计以及重新平衡这种已知的系统。