[发明专利]主动存储单元和阵列

说明书

技术领域

本发明广泛地涉及主动存储单元和阵列，并且具体但非排他地涉及配置并结构化为消除使用存储服务器和独立磁盘冗余阵列(RAID)控制器子系统的主动存储单元和阵列。

背景技术

传统的数据中心通常使用具有很少或没有智能能力的存储设备或存储卷。这些存储设备或存储卷被认为是虚拟设备，并且仅能够执行简单的读/写功能。为了在数据中心中可扩展地使用它们，在存储服务器中通常需要一堆系统软件来抽象基于块的存储设备。RAID控制器还通常用于将多个存储设备分组和管理为各种逻辑卷。

图1a示出了说明常规存储架构的框图。图1b示出了说明图1a的存储架构的典型操作的流程图。这里，示出了两个存储服务器和两个存储阵列机箱(enclosure)，但是数量可以根据数据中心的需要而变化。每个存储阵列机箱包括由相应存储服务器控制的多个存储设备，例如硬盘驱动器(HDD)。在另一配置中，存储机箱可以包含RAID控制器以提供底层HDD的逻辑卷抽象和针对可能的磁盘故障的数据保护。通常，在步骤1，客户端设备从元数据服务器请求数据映射。在步骤2，元数据检索数据映射并将其发送到客户端设备。在步骤3a，客户端设备向第一存储服务器发送数据，并且数据被剥离成块。在步骤4a/4b/4c/4d，将数据块写入第一存储阵列机箱的存储设备。在一些系统中，与步骤3a并行，在步骤3b，客户端设备向第二存储服务器发送数据，并且数据再次被剥离成块。在步骤5a/5b/5c/5d，将数据块写入第二存储阵列机箱的存储设备。

将数据存储与数据管理和处理分离的常规架构遭受成本和可扩展性问题。随着数据中心中的数据越来越多，需要更多的存储服务器来管理额外的存储设备并提供存储抽象。这增加了大量服务器的成本，不仅在硬件费用方面而且在维护方面。另一方面，如果存储服务器的数量保持相同，则在存储节点处的数据管理和性能将降低，因为存储节点中的相同数量的资源必须处理更大量的存储数据。因此，通常必须做出牺牲以平衡系统性能和成本控制。

因此，存在提供一种寻求解决至少一些上述问题的存储架构的需求。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种主动存储单元，包括：

主动控制板，该主动控制板包括处理器、至少一个内部存储器模块和可重配置逻辑电路，至少一个内部存储器模块通信地耦接到处理器，可重配置逻辑电路可通信地耦接到处理器用于对主动存储单元编程；和

多个存储设备，该多个存储设备通信地耦接到主动控制板。

主动控制板可以进一步包括非易失性存储器模块，其通信地耦接到处理器并且配置为为存储在存储设备中的数据提供缓存。

处理器可以配置为在电力中断的情况下将易失性数据写入非易失性存储器模块。

主动存储单元可以进一步包括备用电力供应，其配置为在电力中断的情况下向主动存储单元提供应急电力。

非易失性存储器模块可以包括固态驱动器。

主动控制板可以配置为将对象和文件传输协议解释为传输到存储设备的实际数据传输或来自存储设备的实际数据传输。

主动控制板可以包括配置为运行分布式文件系统软件的操作系统。

存储设备可以包括由硬盘驱动器(HDD)、混合HDD、固态驱动器(SSD)和混合SSD组成的组中的至少一个。

主动控制板可以进一步包括非易失性随机存取存储器(NVRAM)控制器，其配置为控制与其连接的至少一个NVRAM模块。

主动控制板可以进一步包括通信地耦接到处理器的内置集成电路(I²C)。

根据本发明的另一方面，提供了一种主动存储阵列，包括：

一个或多个主动存储单元，每个主动存储单元包括：

主动控制板，该主动控制板包括处理器、至少一个内部存储器模块和可重配置逻辑电路，至少一个内部存储器模块通信地耦接到处理器，可重配置逻辑电路通信地耦接到处理器用于对主动存储单元编程；和

多个存储设备，该多个存储设备通信地耦接到主动控制板；和

一个或多个交换机控制板，该一个或多个交换机控制板在一个或多个主动存储单元和外部设备之间接口连接，从而允许在外部设备和一个或多个主动存储单元之间直接进行数据操作。

主动存储阵列可以进一步包括后背板，其配置为接收一个或多个主动存储单元和一个或多个交换机控制板，其中一个或多个主动存储单元和一个或多个交换机控制板可热插拔到后背板。