一種具有多個磁碟和多個SSD的存儲系統的製作方法
2023-05-29 14:03:21 2
本發明屬於存儲系統技術領域，特別是涉及一種具有多個磁碟和多個SSD的存儲系統。
背景技術：
隨著大數據時代的到來，人們對數據存儲的性能和可靠性的要求不斷提高，而且數據量不斷的增長，就迫切需要既節約存儲成本又能保證數據安全的高性能和高可靠性的存儲系統。隨著固態盤(SSD)技術的飛速發展，SSD已經受到廣泛關注，相比於磁碟，SSD具有較低的讀寫延遲和較高的帶寬，已廣泛應用在高性能存儲系統中，但其寫入次數有限，隨著寫入次數的增加，可靠性會逐漸降低。傳統的提高可靠性的RAID機制，不適合基於SSD的存儲，首先SSD的價格昂貴，如果額外配備校驗盤，會進一步增加系統成本，其次，寫請求會產生等量的校驗信息，導致SSD壽命均勻的損耗，當某一SSD壽命耗盡出現故障時，其它的SSD的壽命也達極限，從而可能出現多盤故障，丟失數據。
由上述可知，傳統方法很難完全利用SSD構建高性價比且高性能高可靠性的存儲系統，而簡單的使用磁碟備份SSD的系統，因磁碟與SSD在響應速度和存儲空間上的巨大差距，不能實時響應數據備份的寫請求，也不能充分利用磁碟的存儲空間。
技術實現要素：
為解決上述問題，本發明提供了一種具有多個磁碟和多個SSD的存儲系統，能夠突破單個SSD到單個磁碟備份時寫速度的瓶頸，提高磁碟的空間利用率，節約系統構建的成本，增強數據的可靠性。
本發明提供的一種具有多個磁碟和多個SSD的存儲系統，包括：
與主機接口連接的至少兩個磁碟和至少兩個SSD；
各個所述磁碟的總空間不小於各個所述SSD的總空間；
各個所述磁碟的整體空間包括與每個所述SSD一一對應的數據空間；
各個所述SSD用於執行讀請求和寫請求，各個所述磁碟僅用於執行寫請求，且當執行寫請求時，將待寫數據劃分為與每個所述SSD一一對應的數據塊，將每個所述數據塊寫入與其對應的所述SSD中，並將寫入每個所述SSD中的數據塊寫入所述磁碟中與每個所述SSD對應的所述數據空間中。
優選的，在上述具有多個磁碟和多個SSD的存儲系統中，
每個所述數據空間包括多個數據單元和一個空閒單元，所述空閒單元用於數據寫入之前當磁頭遠離所述數據單元時接受所述數據的寫入。
優選的，在上述具有多個磁碟和多個SSD的存儲系統中，
所述空閒單元還用於當所述磁碟空閒時將所述數據轉移到所述數據單元中。
優選的，在上述具有多個磁碟和多個SSD的存儲系統中，
所述主機接口與所述磁碟之間還連接有非易失性隨機存儲設備，用於將所述數據從所述空閒單元轉移到所述數據單元中。
優選的，在上述具有多個磁碟和多個SSD的存儲系統中，
所述非易失性隨機存儲設備為快閃記憶體或內存。
優選的，在上述具有多個磁碟和多個SSD的存儲系統中，
所述SSD為容量為480GB的SSD，且所述磁碟為容量為1TB的磁碟。
優選的，在上述具有多個磁碟和多個SSD的存儲系統中，
所述第一預設數量為2個，且所述第二預設數量為3個或4個。
優選的，在上述具有多個磁碟和多個SSD的存儲系統中，
所述磁碟用於當所述SSD發生故障時對所述數據進行恢復。
優選的，在上述具有多個磁碟和多個SSD的存儲系統中，
所述SSD用於當所述磁碟發生故障時對所述數據進行恢復。
通過上述描述可知，本發明提供的上述具有多個磁碟和多個SSD的存儲系統，由於包括與主機接口連接的至少兩個磁碟和至少兩個SSD；各個所述磁碟的總空間不小於各個所述SSD的總空間；各個所述磁碟的整體空間包括與每個所述SSD一一對應的數據空間；各個所述SSD用於執行讀請求和寫請求，各個所述磁碟僅用於執行寫請求，且當執行寫請求時，將待寫數據劃分為與每個所述SSD一一對應的數據塊，將每個所述數據塊寫入與其對應的所述SSD中，並將寫入每個所述SSD中的數據塊寫入所述磁碟中與每個所述SSD對應的所述數據空間中，因此能夠突破單個SSD到單個磁碟備份時寫速度的瓶頸，提高磁碟的空間利用率，節約系統構建的成本，增強數據的可靠性。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
圖1為本申請實施例提供的第一種具有多個磁碟和多個SSD的存儲系統的示意圖；
圖2為本申請實施例提供的第四種具有多個磁碟和多個SSD的存儲系統的示意圖。
具體實施方式
本發明的核心思想在於提供一種具有多個磁碟和多個SSD的存儲系統，能夠突破單個SSD到單個磁碟備份時寫速度的瓶頸，提高磁碟的空間利用率，節約系統構建的成本，增強數據的可靠性。
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
本申請實施例提供的第一種具有多個磁碟和多個SSD的存儲系統如圖1所示，圖1為本申請實施例提供的第一種具有多個磁碟和多個SSD的存儲系統的示意圖。該系統包括：
與主機接口1連接的至少兩個磁碟2和至少兩個SSD3，需要說明的是，這裡所說的SSD就是固態硬碟，將磁碟和SSD的數量都設置為不小於二個，相對於現有技術中只將一個磁碟和一個SSD相結合的方案，就能夠進行更好的協同配合，同時向多個磁碟中進行寫入操作，從而具有更快的讀寫速度；
各個所述磁碟2的總空間不小於各個所述SSD3的總空間，需要說明的是，當具有兩個磁碟時，就是這兩個磁碟的空間相加得到所述總空間，當具有三個磁碟時，就是這三個磁碟的空間相加得到所述總空間，以此類推，對於SSD的總空間的計算也是這樣，不再贅述，這樣就保證磁碟對SSD中的數據都能進行備份，保證數據安全；
各個所述磁碟2的整體空間包括與每個所述SSD3一一對應的數據空間，也就是說，該系統中包括多少個SSD，就將磁碟的整體空間劃分成多少個數據空間，從而保證每個磁碟能夠同時進行讀寫操作，快速的對每個SSD中的數據進行備份，提高工作效率；
各個所述SSD3用於執行讀請求和寫請求，各個所述磁碟2僅用於執行寫請求，且當執行寫請求時，將待寫數據劃分為與每個所述SSD3一一對應的數據塊，將每個所述數據塊寫入與其對應的所述SSD3中，並將寫入每個所述SSD3中的數據塊寫入所述磁碟2中與每個所述SSD3對應的所述數據空間中，在這種情況下，SSD就能夠發揮其快速讀寫的優勢，而當執行寫請求時，將數據進行劃分並同時寫入多個磁碟中，就能夠充分提高寫操作的效率，使磁碟寫入不再影響系統的全局效率。
通過上述描述可知，本申請實施例提供的上述第一種具有多個磁碟和多個SSD的存儲系統，由於包括與主機接口連接的至少兩個磁碟和至少兩個SSD；各個所述磁碟的總空間不小於各個所述SSD的總空間；各個所述磁碟的整體空間包括與每個所述SSD一一對應的數據空間；各個所述SSD用於執行讀請求和寫請求，各個所述磁碟僅用於執行寫請求，且當執行寫請求時，將待寫數據劃分為與每個所述SSD一一對應的數據塊，將每個所述數據塊寫入與其對應的所述SSD中，並將寫入每個所述SSD中的數據塊寫入所述磁碟中與每個所述SSD對應的所述數據空間中，因此能夠突破單個SSD到單個磁碟備份時寫速度的瓶頸，提高磁碟的空間利用率，節約系統構建的成本，增強數據的可靠性。
本申請實施例提供的第二種具有多個磁碟和多個SSD的存儲系統，是在上述第一種具有多個磁碟和多個SSD的存儲系統的基礎上，還包括如下技術特徵：
每個所述數據空間包括多個數據單元和一個空閒單元，所述空閒單元用於數據寫入之前當磁頭遠離所述數據單元時接受所述數據的寫入。
具體的，對系統中磁碟內的I/O策略進行重組，所有磁碟和SSD都將自己的空間劃分為數據單元和空閒單元併線性交替排列，將SSD與磁碟的數據單元和空閒單元按地址進行一一對應。寫請求到達時，無論磁頭處於何處，附近都存在一個空閒單元，若磁頭距對應數據單元近，則直接寫入數據單元，若距對應數據單元較遠，則數據能夠及時的寫到該空閒單元中。通過調度策略和算法，儘可能避免磁碟磁頭的調度，從而充分發揮磁碟的順序寫性能。
本申請實施例提供的第三種具有多個磁碟和多個SSD的存儲系統，是在上述第二種具有多個磁碟和多個SSD的存儲系統的基礎上，還包括如下技術特徵：
所述空閒單元還用於當所述磁碟空閒時將所述數據轉移到所述數據單元中。
具體的，當磁碟空閒時，數據最終寫到相應的數據單元內，從而提高磁碟的寫性能。
本申請實施例提供的第四種具有多個磁碟和多個SSD的存儲系統，是在上述第一種至第三種具有多個磁碟和多個SSD的存儲系統中任一種的基礎上，還包括如下技術特徵：
參考圖2，圖2為本申請實施例提供的第四種具有多個磁碟和多個SSD的存儲系統的示意圖。所述主機接口1與所述磁碟3之間還連接有非易失性隨機存儲設備4，用於將所述數據從所述空閒單元轉移到所述數據單元中。
在這種情況下，主機接口與磁碟橋接處連接有非易失性隨機存儲設備，磁碟空閒時，將數據從空閒單元上讀到非易失內存中，將內存中的數據最終寫到相應的數據單元內，需要說明的是，該非易失性隨機存儲設備特點是掉電不丟失數據，用於彌補磁碟和SSD性能上的差距，實現實時備份。
本申請實施例提供的第五種具有多個磁碟和多個SSD的存儲系統，是在上述第四種具有多個磁碟和多個SSD的存儲系統的基礎上，還包括如下技術特徵：
所述非易失性隨機存儲設備為快閃記憶體或內存。
本申請實施例提供的第六種具有多個磁碟和多個SSD的存儲系統，是在上述第五種具有多個磁碟和多個SSD的存儲系統的基礎上，還包括如下技術特徵：
所述SSD為容量為480GB的SSD，且所述磁碟為容量為1TB的磁碟。
利用這種常見的容量的SSD和磁碟，就能夠組裝成本方案的存儲系統，易於實現。
本申請實施例提供的第七種具有多個磁碟和多個SSD的存儲系統，是在上述第六種具有多個磁碟和多個SSD的存儲系統的基礎上，還包括如下技術特徵：
所述第一預設數量為2個，且所述第二預設數量為3個或4個。
也就是說，利用2個容量為1TB的磁碟，此時磁碟容量總和為2TB，而利用3個或4個容量為480GB的SSD，此時SSD容量總和為1.44TB或1.92TB，均未超出磁碟容量總和，因此符合本系統的要求。
本申請實施例提供的第八種具有多個磁碟和多個SSD的存儲系統，是在上述第一種至第三種具有多個磁碟和多個SSD的存儲系統中任一種的基礎上，還包括如下技術特徵：
所述磁碟用於當所述SSD發生故障時對所述數據進行恢復。
這樣就利用磁碟對SSD中的數據進行有效的備份保護，由於磁碟相對於SSD來說壽命更長，因此保護更有效。
本申請實施例提供的第九種具有多個磁碟和多個SSD的存儲系統，是在上述第八種具有多個磁碟和多個SSD的存儲系統的基礎上，還包括如下技術特徵：
所述SSD用於當所述磁碟發生故障時對所述數據進行恢復。
在這種情況下，萬一磁碟發生故障時，而SSD無故障，由於二者存儲的內容相同，因此，可以利用SSD對數據進行恢復，重新建立備份，以此保證數據安全。
綜上所述，上述具有多個磁碟和多個SSD的存儲系統讀寫響應速度高，備份實時性高，大大延長SSD使用壽命和磁碟壽命，提高了數據備份的可靠性，並且在不影響性能的條件下，降低了備份的成本，具有較高的性價比。
對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。