[發明專利]扇區邊緣緩存器

無效

• 申請號: 200680009996.6
• 申請日: 2006-03-09
• 公開（公告）號: CN101151598A
• 公開（公告）日: 2008-03-26
• 發明（設計）人: 史蒂夫·莫利;喬爾·J.·揚
• 申請（專利權）人: 伊姆西公司
• 主分類號: G06F12/08
• 分類號: G06F12/08;G06F3/06
• 代理公司: 北京金信立方知識產權代理有限公司
• 代理人: 黃威

技術領域

本發明總體上涉及采用硬盤驅動器存儲技術的數據處理系統。更具體地，本發明涉及在對磁盤的寫操作期間提高系統性能的扇區邊緣緩存器。

背景技術

在各種數據處理系統中，低成本使ATA(高級技術附件)磁盤驅動器成為用于數據存儲的最受歡迎選擇。通過提供各種特性如熱插拔、柔性布線和用于所有數據、命令和狀態信息的CRC(循環冗余校驗)，串行ATA(SATA)協議的發展加深了其受歡迎的程度。此外，ATA磁盤驅動器的存儲密度使其用于大容量存儲系統時特別有優勢。因此，獨立磁盤冗余陣列(RAID)工具，傳統上使用SCSI或光纖通道磁盤驅動器技術，目前采用ATA磁盤驅動器。

但是，目前的ATA磁盤驅動器只支持512字節的標準大小的扇區格式，而與磁盤驅動器相互作用的應用程序或其他軟件，如RAID工具，要求不同大小的扇區。扇區是用于訪問磁盤的最小單元。扇區大小的不同要求在由應用程序指定的地址和扇區，稱為邏輯地址和邏輯扇區，與磁盤驅動器的物理地址和物理扇區之間進行轉換。扇區大小的差別還產生了驅動器的邏輯與物理扇區之間的非對齊。例如，如果邏輯扇區比物理扇區大(字節上)，則邏輯扇區與多個物理扇區重疊。因此，對一個邏輯扇區的一個寫操作實際上是多個物理扇區的一個寫操作，雖然這些扇區中一個或所有的一部分沒有被寫入。這些部分位于邏輯扇區與物理扇區之間重疊部分的邊緣，這樣的邊緣稱為扇區邊緣。該寫操作需要額外的讀I/O操作以獲取來自扇區邊緣的數據。因此，額外的讀I/O操作對執行小的寫操作或大的非對齊寫操作的應用程序有性能影響。為了利用ATA技術的各種優點，因此需要一種能夠避免或減少因寫操作期間讀扇區邊緣引起的性能損失的系統和方法。

發明內容

一方面，本發明的特征在于處理對存儲磁盤的輸入/輸出(I/O)請求的方法，其中I/O請求使用不同于存儲磁盤的扇區大小格式。該方法包括接收對應于虛擬磁盤的邏輯地址上的讀操作的I/O請求。確定與邏輯地址關聯的邏輯扇區，并將其映射到存儲磁盤的物理扇區的一部分。確定物理扇區的扇區邊緣，并將其存儲在緩存器中。

另一方面，本發明的特征在于具有包括物理扇區的存儲磁盤的數據處理系統。數據處理系統包括執行應用軟件的主機系統，應用軟件執行對虛擬磁盤的輸入/輸出(I/O)操作。數據存儲系統還包括根據應用軟件的I/O操作向存儲磁盤發送I/O請求的輸入/輸出(I/O)控制器。I/O請求使用具有不同于存儲磁盤的扇區大小格式的邏輯扇區。I/O控制器具有扇區映射器，其用于將邏輯扇區映射到存儲磁盤的物理扇區及識別與每一個邏輯扇區關聯的物理扇區的一個或多個扇區邊緣。I/O控制器讀取與I/O請求中引用的邏輯扇區關聯的每一個扇區邊緣。扇區邊緣緩存器存儲由I/O控制器讀取的每一個扇區邊緣。

又一方面，本發明的特征在于用于執行對存儲磁盤的輸入/輸出(I/O)操作的裝置。該裝置包括用于執行應用軟件的裝置，應用軟件執行對虛擬磁盤的I/O操作。該裝置還包括根據應用軟件的I/O操作對存儲磁盤發出I/O請求的裝置，用于將I/O請求的邏輯扇區映射到存儲磁盤的物理扇區的裝置。邏輯扇區具有不同于存儲磁盤的扇區大小格式。該裝置還具有用于識別與每一個邏輯扇區關聯的物理扇區的一個或多個扇區邊緣的裝置，用于讀取與在I/O請求中選定的邏輯扇區關聯的每一個扇區邊緣的裝置，以及用于緩存每一個扇區邊緣的裝置。

附圖說明

結合附圖參考以下說明，可以更好地理解本發明的以上和進一步優點，其中不同的附圖中同樣的數字代表同樣結構的元件和特征。附圖不是限定本發明的范圍，重點在于說明本發明的原理。

圖1是根據本發明構建的數據處理系統的實施例的框圖，數據處理系統包括主機、I/O控制器和磁盤陣列。

圖2-4是說明示例性的邏輯扇區到物理扇區的部分映射的框圖，其中每一個邏輯扇區的字節數比物理扇區大，且在邏輯扇區映射到的每一個物理扇區內每一個邏輯扇區的映射形成前導扇區邊緣、拖尾扇區邊緣或二者。

圖5是說明示例性的邏輯扇區到物理扇區的部分映射的框圖，適用于采取統一大小段的對齊I/O操作，每一個段包括預定數量的扇區。

圖6是響應讀請求從物理磁盤讀取數據的過程的實施例的流程圖。

圖7是響應寫請求向物理磁盤寫入數據的過程的實施例的流程圖。

圖8-11是說明示例性的邏輯扇區到物理扇區的部分映射的框圖，其中每一個邏輯扇區的字節數比物理扇區小，且在邏輯扇區映射到的每一個物理扇區內每一個邏輯扇區的映射形成前導扇區邊緣、拖尾扇區邊緣或二者。

具體實施方式