數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)及其特定指令執(zhí)行方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明有關(guān)于一種數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)及其特定指令執(zhí)行方法，可應(yīng)用于非揮發(fā)性內(nèi)存、固態(tài)硬盤、隨身碟或磁盤陣列等數(shù)據(jù)儲存裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]按，非揮發(fā)性內(nèi)存(non-volatile memory)由于具備有無機械結(jié)構(gòu)、體積小、低噪音、抗震動、省電及讀寫速度快等特性，因此被普遍使用于各種數(shù)據(jù)儲存裝置，例如固態(tài)硬盤(Solid State Disk ;SSD)、隨身碟(Flash Drive)或磁盤陣列(Redundant Array ofIndependent Drives ；RAID)。
[0003]非揮發(fā)性內(nèi)存的產(chǎn)品特性使然，于一實體區(qū)塊(Physical Block)中包括有復數(shù)個實體頁面(Physical Page)，在一主機系統(tǒng)(例如計算機主機)通知欲將一數(shù)據(jù)寫入(write)內(nèi)存時，是以實體頁面或更小的扇區(qū)(sector)為單位依序?qū)懭?。而已儲存有?shù)據(jù)的實體頁面則必須先經(jīng)過一抹除(Erase)程序后，才可以再度被寫入其他數(shù)據(jù)，而抹除程序的最小單位為一實體區(qū)塊。又，非揮發(fā)性內(nèi)存對于數(shù)據(jù)的寫入或抹除都有其使用數(shù)量限制，如果寫入或抹除的次數(shù)超過一上限值，則此內(nèi)存不僅會降低其運行速度，甚至會造成整個內(nèi)存毀損。
[0004]請參閱圖1，具有實體儲存內(nèi)存15的數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)10中包括有一內(nèi)存管理器19，可用以將主機系統(tǒng)20所能溝通或存取的邏輯扇區(qū)地址(Logical Sector Address ；LSA) 11轉(zhuǎn)換為邏輯區(qū)塊及邏輯頁面，并且將邏輯區(qū)塊及邏輯頁面對應(yīng)指向至實體儲存內(nèi)存15的實體區(qū)塊及實體頁面，實體頁面具有一實體儲存地址(Physical Address) 13。而邏輯扇區(qū)地址11與實體儲存地址13的映像關(guān)系將被記載于一邏輯-實體地址對應(yīng)表17。
[0005]當主機系統(tǒng)20需要將已儲存數(shù)據(jù)從一(第一個)邏輯扇區(qū)地址L_1搬移至另一(第二個)邏輯扇區(qū)地址L_4時，主機系統(tǒng)20必須傳送一正常指令291，例如一搬移(move)指令，至內(nèi)存管理器19，而主機系統(tǒng)20及/或內(nèi)存管理器19則會進行:(a).將第一個邏輯扇區(qū)地址1^_1所對應(yīng)指向的已儲存數(shù)據(jù)D_A(存放于實體儲存內(nèi)存(BI，PO))讀取(read)復制至一內(nèi)存緩沖區(qū)25 ; (b).將內(nèi)存緩沖區(qū)25內(nèi)暫存的已儲存數(shù)據(jù)D_A寫入(write)第二個邏輯扇區(qū)地址L_4所指向的另一實體儲存內(nèi)存(B0，P2)中；及(c).將邏輯扇區(qū)地址L_1的已儲存數(shù)據(jù)(D_A)予以刪除(delete)或設(shè)為無效(Invalid)。
[0006]同樣的數(shù)據(jù)搬移指令，于具有同位檢查(parity)功能的磁盤陣列系統(tǒng)，例如RAID4、RAID5或RAID6，其程序則相對復雜。主機系統(tǒng)20欲將一已儲存數(shù)據(jù)從一邏輯扇區(qū)地址L_A中搬移(move)至另一個邏輯扇區(qū)地址L_B時，主機系統(tǒng)20及/或內(nèi)存管理器19會控制并進行:(a).將邏輯扇區(qū)地址L_A所指向的已儲存數(shù)據(jù)D_A (儲存于實體儲存地址)讀取至內(nèi)存緩沖區(qū)25 ； (b).將邏輯扇區(qū)地址L_A相對應(yīng)的磁盤陣列數(shù)據(jù)條(Data Stripe)S_A的同位檢查區(qū)塊數(shù)據(jù)P_A讀取至內(nèi)存緩沖區(qū)25 ;(c).將邏輯扇區(qū)地址L_B所指向的已儲存數(shù)據(jù)D_B (儲存于實體儲存地址)讀取至內(nèi)存緩沖區(qū)25 ； (d).將邏輯扇區(qū)地址L_B相對應(yīng)的磁盤陣列數(shù)據(jù)條S_B的同位檢查區(qū)塊數(shù)據(jù)P_B讀取至內(nèi)存緩沖區(qū)25 ; (e).通過儲存數(shù)據(jù)D_A、同位檢查區(qū)塊數(shù)據(jù)P_A及一空白數(shù)據(jù)，計算出(例如XOR運算)邏輯扇區(qū)地址L_A的新同位檢查區(qū)塊數(shù)據(jù)P_A2 ; (f).通過儲存數(shù)據(jù)D_B、同位檢查區(qū)塊數(shù)據(jù)P_B及儲存數(shù)據(jù)D_A，計算出(例如XOR運算)邏輯扇區(qū)地址L_B的新同位檢查區(qū)塊數(shù)據(jù)P_B2 ； (g).將暫存于內(nèi)存緩沖區(qū)25的已儲存數(shù)據(jù)D_A寫入邏輯扇區(qū)地址L_B中；(h).將暫存于內(nèi)存緩沖區(qū)25的新同位檢查數(shù)據(jù)P_B2寫入磁盤陣列數(shù)據(jù)條S_B的同位檢查區(qū)塊中；(i).將邏輯扇區(qū)地址L_A內(nèi)的儲存數(shù)據(jù)D_A予以刪除或設(shè)為無效；及(j).將暫存于內(nèi)存緩沖區(qū)25的新同位檢查數(shù)據(jù)P_A2寫入磁盤陣列數(shù)據(jù)條S_A的同位檢查區(qū)塊中。
[0007]常用數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)10雖然可以執(zhí)行讀取、寫入、刪除及/或搬移等指令，但每一個指令動作皆必須個別下達，如果數(shù)據(jù)搬移動作中，用戶想要檢視所搬移的儲存數(shù)據(jù)內(nèi)容，就必須個別下達讀取及搬移兩個指令動作。又，常用搬移指令后，其數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)10必須進行多次的讀取或?qū)懭雱幼?，對?shù)據(jù)儲存系統(tǒng)10的使用壽命或使用效率而言都存在有可改善的空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明即提供一種數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)及其特定指令執(zhí)行方法，其特定指令可同時執(zhí)行數(shù)據(jù)讀取及搬移動作，以此不僅有效減少實體儲存內(nèi)存的寫入次數(shù)(Write Reduct1n)、降低輸出入延遲(10 Latency)，也可延長數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)的使用壽命及使用效律。
[0009]本發(fā)明即提供一種數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)及其特定指令執(zhí)行方法，其特定指令適用于具有同位檢查功能磁盤陣列中，以此不僅可有效降低指令的下達次數(shù)及數(shù)據(jù)寫入次數(shù)，又可提升磁盤陣列更新數(shù)據(jù)同位檢查的效率。
[0010]為達成上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0011]一種數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)，包括:一個或多個實體儲存內(nèi)存，每一個實體儲存內(nèi)存可區(qū)分成多個實體儲存單元，而每一實體儲存單元具有一實體儲存地址，部分實體儲存單元內(nèi)儲存有一已儲存數(shù)據(jù)；多個邏輯扇區(qū)地址，部分邏輯扇區(qū)地址通過一邏輯-實體地址對照表指向相對應(yīng)的其中一實體儲存地址；及一內(nèi)存管理器，電性連接一主機系統(tǒng)、該實體儲存內(nèi)存及該邏輯扇區(qū)地址，可接收來自于主機系統(tǒng)的一正常指令、一特定指令、或一正常指令及一特定指令，該特定指令包括有其中一第一個邏輯扇區(qū)地址、一欲讀取數(shù)據(jù)長度及一第二扇區(qū)邏輯地址；其中，該內(nèi)存管理器可根據(jù)該特定指令而將對應(yīng)于該第一個邏輯扇區(qū)地址及該欲讀取數(shù)據(jù)長度所指向的一第一個實體儲存地址內(nèi)的該已儲存數(shù)據(jù)讀取復制于一內(nèi)存緩沖區(qū)，并將原指向于該第一個邏輯扇區(qū)地址的該實體儲存地址搬移指向至該第二個邏輯扇區(qū)地址。
[0012]又，為達上述目的，本發(fā)明提供一種特定指令執(zhí)行方法，適用于一數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)，該數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)包括有至少一實體儲存內(nèi)存、多個邏輯扇區(qū)地址及一內(nèi)存管理器，該實體儲存內(nèi)存分成有多個實體儲存單元，而每一個實體儲存單元具有一實體儲存地址，部分實體儲存單元內(nèi)則儲存有一已儲存數(shù)據(jù)，部分邏輯扇區(qū)地址可通過一邏輯-實體地址對照表而指向相對應(yīng)的一實體儲存地址，而該內(nèi)存管理器可分別電性連接該實體儲存內(nèi)存及該邏輯扇區(qū)地址區(qū)，該特定指令執(zhí)行方法包括:內(nèi)存管理器接收一指令，判斷該指令是一正常指令或一特定指令；若為該特定指令，則解讀該特定指令內(nèi)的一第一個邏輯扇區(qū)地址、一欲讀取數(shù)據(jù)長度及一第二個邏輯扇區(qū)地址，將該第一個邏輯扇區(qū)地址所指向該實體儲存地址內(nèi)的已儲存數(shù)據(jù)讀取復制于一內(nèi)存緩沖區(qū)；及將原指向于該第一個邏輯扇區(qū)地址的實體儲存地址搬移指向至該第二個邏輯扇區(qū)地址。
[0013]又，為達上述目的，本發(fā)明提供一種特定指令執(zhí)行方法，適用于一磁盤陣列系統(tǒng)，該磁盤陣列系統(tǒng)為一日志模式或一寫時復制模式，該磁盤陣列系統(tǒng)包括有至少一實體儲存內(nèi)存、多個邏