[發明專利]數據存儲裝置和方法

有效

• 申請號: 201180013079.6
• 申請日: 2011-03-07
• 公開（公告）號: CN102792289A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 常繼傳;P·蘭加納坦;D·A·羅伯茨;M·A·沙阿;J·桑塔格
• 申請（專利權）人: 惠普發展公司;有限責任合伙企業
• 主分類號: G06F13/14
• 分類號: G06F13/14;G06F12/00;G11C7/10;G11C16/06
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 劉瑜;王英

相關申請

這是要求于2010年3月8日提交的美國臨時專利申請No.61/311,744的權益的國際專利合作條約專利申請，該美國臨時專利申請通過引用的方式全部并入本文。

背景技術

基于互聯網和網絡的數據中心使用大量的服務器來存儲可網絡獲取的信息，以用于頻繁訪問以及長期存儲。與傳統的企業工作負荷（例如，電子資源計劃（ERP）、數據庫以及web服務）相比，新興的以數據為中心的工作負荷以更大的規模（數十萬的物理和/或虛擬服務器）并且針對更多樣的數據（例如，結構化數據、非結構化數據、富媒體（rich?media）數據）操作。這些工作負荷利用越來越復雜的處理器密集型（或計算密集型）算法（例如，來自多個數據源的動態復互相關）來從數據中提取知識。

附圖說明

圖1示出了在基于服務器的存儲應用中使用的已知大容量存儲器架構。

圖2示出了根據本文公開的教導實現的示例性大容量微盤數據存儲架構。

圖3示出了根據本文公開的教導實現的示例性大容量微盤刀片服務器。

圖4是可以用于實現圖2和圖3中的示例性多微盤板的示例性雙列直插式內存模塊。

圖5是根據本文公開的示例性方法和裝置的可以用于實現圖2和圖3中的示例性微盤的示例性三維（3D）堆疊結構。

圖6是圖2-圖5中的示例性微盤的詳細圖。

圖7示出了可以用于訪問圖2-圖6的微盤中的數據的示例性過程的流程圖。

圖8示出了可以用于選擇性地使能和/或禁止圖2-圖6的微盤中的不同高速緩存層的示例性過程的流程圖。

圖9示出了可以用于基于歷史數據訪問類型信息在圖2-圖6中的微盤的使用期間來選擇性地使能和/或禁止不同高速緩存層的示例性過程的流程圖。

圖10是示出了圖3中的示例性微盤刀片服務器相對于圖1中的已知數據存儲系統的性能以及功率改善的條線圖。

圖11是示出了圖3中的示例性微盤刀片服務器的不同子系統的功耗降低與圖1中的已知數據存儲系統的功耗降低比較的條線圖。

具體實施方式

本文公開的示例性方法、裝置和制品可以用于實現可以用在諸如刀片服務器系統之類的大規模數據存儲應用中的大容量非易失性數據存儲設備。本文公開的示例性大容量非易失性數據存儲設備是通過使用雙重用途的數據存儲將主存儲器區域與長期數據存儲區域組合，使用相對于已知大容量數據存儲設備減少的存儲器層次來實現的。此外，與已知的大容量非易失性數據存儲技術相比，可以將示例性大容量非易失性數據存儲設備實現成不使用高速緩存層或使用相對較少的高速緩存層。結合諸如憶阻器存儲器技術、閃存技術和/或相變存儲器（PCRAM）技術之類的固態非易失性高速數據存儲技術公開了示例性方法、裝置和制品。

已知的數據中心通常采用具有五個或更多個數據存儲級別的較深層次來獲得在資金、功率和冷卻方面具有成本效益的方案。例如，將不頻繁訪問的數據存檔在帶上。將較頻繁訪問的數據（例如，數據庫記錄）存儲在機械硬盤驅動器上。而將更加頻繁訪問的程序變量以及緩存的文件存儲在主存儲器（例如，高速緩存存儲器或動態隨機存取存儲器（DRAM））中。與桌面工作負荷相比，數據倉庫工作負荷針對每個操作執行更外部的數據移動（例如，在不同的數據存儲層次級別之間移動數據）。因而，大量的時間花費在遍及整個數據存儲層次級別長度移動數據上。

用于實現數據中心的已知架構具有多個缺點。例如，需要過多的材料（material）來在多個存儲器層次級別中復制數據，并且需要復雜的控制電路來管理這些層次級別。此外，存儲器和高速緩存的多個級別給訪問增加了延遲，并且因此，遍歷多級別的層次通常會導致嚴重的性能損失。并且，大量的層次級別產生了嚴重的能量損失。即，在每個存儲器邊界處浪費了有效能量（active?energy），并且由于高速緩存泄漏和DRAM刷新功率而浪費了閑置能量（idle?energy）。由于對寬的片外存儲器以及I/O總線的需要，當前處理器芯片具有許多管腳以及昂貴的封裝和插槽。

已知的數據中心架構還表現出了與調整（scaling）和維護有關的缺點。例如，由于存儲器限制（例如，在磁盤上大部分數據具有較高的訪問延遲），調整是困難的。并且，大量的異構組件使得難以平衡組件數量和能力。即使在不同的應用產生一組不同的工作負荷時，已知的數據中心架構也具有靜態的工作負荷平衡。只要存在工作負荷的改變，就必須在物理上重新設計以及重新平衡這種已知的系統。