[發明專利]包括鍵-值存儲的存儲器系統

無效

• 申請號: 201210279967.9
• 申請日: 2012-08-08
• 公開（公告）號: CN102929793A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 丸亀孝生;木下敦寬;辰村光介
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝
• 主分類號: G06F12/06
• 分類號: G06F12/06
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 高青

技術領域

這里所描述的各實施例一般涉及被主機系統訪問并包括鍵-值存儲的存儲器系統。

背景技術

作為在一般主機系統（例如，計算機系統）中提供的存儲設備，存在包括非易失性半導體存儲器的磁性HDD（硬盤驅動器）或SSD（固態驅動器）。雖然SSD被分類為存儲器，但是，它也可被視為帶有擴展的規模和功能的存儲器系統。

存儲器系統包括，例如，接口、第一存儲塊、第二存儲塊、以及控制器。第一存儲塊將文件存儲為數據，而第二存儲塊充當數據寫入/讀取過程中的緩沖存儲器。第一存儲塊是非易失性的并具有大容量，但與第二存儲塊相比具有較慢的訪問速度。第二存儲塊被用來補償接口的通信速度和第一存儲塊的寫入/讀取速度之間的速度差。例如，第一存儲塊是非易失性快閃存儲器，而第二存儲塊是易失性DRAM或SRAM。這樣的常規存儲器類型的存儲器系統具有用于通過尋址來實現數據寫入/讀取功能的布局。

另一方面，為了有效地提取存儲在存儲器系統中的諸如與給定文本相關聯的另一文本、二進制文件中的特定比特模式、運動圖像文件中的特定模式、或語音文件中的特征語音模式的數據，優選地提供了通過數據指定的數據讀取功能。為此目的，使用一種方法不僅存儲正常數據，而且還一起存儲與數據相關聯的元數據，并引用元數據來獲取期望的數據。

元數據管理方法被大致分類為兩種類型：具有表格式的數據庫類型以及其中數據具有一一對應關系的鍵-值存儲（KVS，key-valuestore）。在KVS中，當作為搜索請求給出一個鍵時，輸出與該鍵相對應的值。

為了通過常規系統來實現KVS，執行對存儲在存儲器系統中的數據的管理，或擴展主機系統的主存儲器設備（DRAM）上的多個元數據的重復數據輸入/輸出處理，使用CPU（中央處理單元）執行操作以及再次從存儲器中讀出數據并核對它們。

將描述常規系統中的KVS及其問題。

為了在常規SSD中實現KVS，數據被存為文件，元數據（屬于該數據的鍵-值數據（或鍵-值對））也被存為文件。即，鍵-值存儲是由等于或高于文件系統（即，安裝在OS中的文件系統或應用程序）的級別的主機系統來實現的。

在此情況下，鍵-值存儲能夠通過通用硬件配置來實現。然而，由于元數據被像正常的數據那樣處理，因此，在主機系統已經將元數據文件讀出到主存儲器（例如，DRAM）之后，執行元數據讀/寫或搜索操作。這例如造成了至少下列三個問題。

第一，文件訪問性能下降。由于一般而言主存儲器的尺寸小于SSD的尺寸，因此，大于主存儲器尺寸的元數據文件無法被一次處理。因此，例如，基于鍵來分割元數據文件。根據需要，易于處理的尺寸的元數據文件被讀出到主存儲器，并被使用。重復此過程，直到獲得必需的鍵-值。對SSD的文件訪問的次數與元數據文件的數目一樣多。如果SSD的文件訪問速度低于元數據讀取請求的速度，則主機系統和本地系統（存儲器系統）作為整體是速率受限的。

第二，CPU上的負載增大。由于元數據創建、管理以及核對（搜索）全部都是由CPU執行的，因此，在元數據處理過程中，負載施加在CPU上。特別是，當更新數據時，相應元數據需要被從元數據文件中搜索和更新，因為元數據是與數據相對應地創建的。另外，由于元數據搜索也需要由CPU完全使用軟件算法來執行，因此，對CPU新施加了元數據管理的負載。

第三，總線或接口上的負載增大。作為第一和第二問題的結果，主機系統和本地系統（存儲器系統）頻繁地交換元數據信息。因此，總線和接口上的通信量增大。

發明內容

根據一個方面，提供一種包括鍵-值存儲的存儲器系統，所述鍵-值存儲包含作為鍵和與所述鍵相對應的值的對的鍵-值數據，其特征在于，所述存儲器系統包括：被配置成接收數據寫入/讀取請求或基于鍵-值存儲的請求的接口；具有用于存儲數據的數據區域和包含所述鍵-值數據的元數據表的第一存儲塊；被配置成響應于所述鍵的輸入，獲取存儲有所述鍵-值數據的第一地址的地址獲取電路；以及控制器，所述控制器被配置成通過指定地址來執行對所述第一存儲塊的數據寫入/讀取請求，以及向所述第一存儲塊輸出由所述地址獲取電路獲取的所述第一地址并執行所述基于鍵-值存儲的請求，其中，所述控制器經由所述接口輸出與所述鍵相對應的值。