[发明专利]一种支持原地更新的瓦记录写顺序化方法及装置

说明书

本发明提出一种支持原地更新的瓦记录写顺序化方法及装置，涉及计算机存储领域，该方法包括瓦记录磁盘中的带划分为随机带、半随机带、顺序带；初始时瓦记录磁盘中的带由随机带与顺序带组成，如果应用以非顺序写为主，则随机带的比例高于顺序带的比例，如果应用以顺序写为主，则顺序带的比例高于随机带的比例，当随机带中的可写磁道被写满时，将写满的随机带转换为半随机带，以增加带内可写入空间；当半随机带中的可写磁道被写满时，将被写满的半随机带转换为顺序带。本发明将瓦记录磁盘的带划分为三种类型，将随机写顺序化，并且支持原地更新，从而避免了瓦记录整带的RMW过程，一定程度上提升了瓦记录磁盘非顺序写性能。

技术领域

本发明涉及计算机存储领域，特别涉及一种支持原地更新的瓦记录写顺序化方法及装置。

背景技术

作为主要存储介质的传统磁盘的面密度很快将要接近1TB/In²极限，也就意味着单盘的存储空间已经很难再有大幅度的提升，为了解决这一问题，近几年，一种新的磁盘技术被业内提出，即瓦记录技术，其采用部分叠加相邻磁道的方式进一步提升磁盘的存储密度，然而这种叠加磁道的方式在增大了磁盘存储容量的同时却使得磁盘无法直接原地更新，因为更新写一条磁道上的数据会覆盖其相邻磁道上的数据，为避免相邻磁道数据的损坏，需要做读修改写(Read-Modify-Write，RMW)，正如名字描述的那样，首先从磁盘上读出部分数据，然后修改其中的一部分数据，最后再将修改后的和未修改的数据一起写回磁盘，其中读出的部分数据要保证在写回时不会覆盖磁盘上其他位置的有效数据，因此，最坏的情况下，如果磁盘存满有效数据，一次RMW可能需要操作整个磁盘，导致严重的写放大，极大的降低磁盘的非顺序写性能，为了减小写放大，将RMW控制在一定范围内，减小写性能开销，可以将磁盘划分为连续的区域，即带(Band)，如图1所示(假设写一条磁道(Track)最远只会覆盖下一条磁道上的数据，即覆盖率K＝2，每个Band由两条Track组成)，Band之间的编址是连续的，但是Band之间需预留一定空间(Gap)，确保写Band0上的任意位置都不会覆盖到Band1上的任何数据，这样，就可以将写放大控制在一条Band的范围内，因此写放大程度取决于Band的大小(Band Size)，由于以Band划分磁盘需要在相邻Band间预留空间，浪费了磁盘存储容量，为减小磁盘容量浪费，Band Size不能太小，因为Band Size越小，磁盘上Band的数量就越多，磁盘空间浪费就越严重，但即使Band Size设置为几十MB左右，用户的每个写请求都可能会引发RMW，在最坏的情况下需要将整个Band上的数据都读出，修改完再写回，性能也会大幅下降。

发明内容

针对瓦记录技术RMW严重的写放大问题，本发明将带分为三种类型：随机带、半随机带和顺序带。磁盘中的大部分带初始类型为随机带，随机带采用顺序写的方式写入数据，但是支持原地更新，当随机带内写入空间用完后，开始对随机带进行整理，整理后的随机带转换为半随机带，此时带内部分支持原地更新，当半随机带继续整理到只有最后一条包含有效数据的磁道可以支持原地更新时，带的状态转变为顺序带，此时带内只有最后一条包含有效数据的磁道可以支持原地更新，其余写请求以顺序的方式写入带，此时带变为循环日志。本发明通过将带分为三种类型，并通过带的动态类型转换来避免瓦记录的RMW过程，从而提升瓦记录磁盘的非顺序写性能。

本发明提出一种支持原地更新的瓦记录写顺序化方法，包括：

步骤1、将瓦记录磁盘中的带划分为随机带，并根据该随机带中的覆盖率在该随机带中设置缓冲区，以存储该随机带中被移动磁道的数据，将带内的非顺序写请求顺序写入该随机带，以支持原地更新；

步骤2、通过该缓冲区将该随机带中磁道数据上移，以将该随机带转换为半随机带，采用顺序的方式将新数据写入该半随机带；

步骤3、通过该缓冲区将该半随机带中磁道数据上移，以将该半随机带转换为顺序带，采用循环日志结构更新该顺序带，该循环日志结构中的头指针处为新数据写入点，尾指针处为回收读的起始位置；